华中科技大学化学与化工学院张卓磊课题组在高通量光子器件领域取得重要进展

　　【仪表网 研发快讯】2月6日，华中科技大学化学与化工学院张卓磊教授课题组在高通量光子器件领域取得重要进展：实现纳米晶高温“越热越亮”，在 >400 K 高温工况下仍显著抑制热淬灭、保持稳定输出。相关成果以题为“Intrinsically Thermally Robust Nanocrystals for High-Flux Photonics”的论文发表在期刊Advanced Materials上。
 

　　随着智能车灯Micro-LED、增强现实(AR)光引擎、光互连以及固态LiDAR等高亮度光子平台快速发展，器件在高电流、高辐亮度下工作时会产生显著自热，结温/荧光层温度常常超过400 K。在这一温度区间，主流胶体发光体系(II–VI、III–V、I–III–VI₂、IV族量子点及卤化物钙钛矿纳米晶等)普遍出现发光效率快速衰减与色漂，导致光通维持、色度稳定和长期可靠性难以满足应用需求。现有“外部包覆/封装式”的热稳策略(长链配体、聚合物基体、氧化物壳层等)往往带来有机基体黄化、壳层声子瓶颈、热阻升高或界面缺陷复活等副作用，难以在高温强工况下兼顾高效与稳定。如何将热稳性从“外部防护”转变为“材料内禀属性”，成为高通量光子器件材料体系亟需突破的关键科学问题。
 

　　针对上述挑战，课题组提出“晶格编码(lattice-encoded)的内禀热稳化学”新策略：以零维Sb³⁺掺杂Cs₃LnCl₆纳米晶为平台，利用受控升温(controlled-ramp heating-up)合成在近热力学平衡的扩散限制窗口内协同调控位点占据与缺陷化学，构建刚性、低声子能的[ BX₆ ]³⁻孤立八面体单元，从源头抑制多声子弛豫与热致非辐射损失；同时实现Å尺度深能级陷阱的可编程分布(约0.6–1.2 eV)，在升温过程中通过“捕获—释放”循环将热激活载流子回灌至辐射通道，形成陷阱补偿型反热猝灭，并可进一步耦合Ln3+ 4f能级级联实现温度不敏感的辐射跃迁。基于该机制，材料发射可在深紫到窄带绿/黄之间调控，在约410 K附近实现显著的高温增强(最高可达室温发光强度的约160%)且维持高发光量子效率(>93%)。
 

　　更重要的是，该内禀耐热策略在器件端实现了“高电流—高温—低色漂”的综合性能：在1.4 A高驱动条件下(结温约410 K)，器件光通维持率在50小时连续工作后仍保持在90%左右，并实现<1%的色度漂移；其高温高通量工况下的稳定输出显著优于对比的传统纳米晶参考体系。该工作将热稳性从外部包覆的工程优化提升为可设计、可外推的晶格/缺陷协同范式，为高通量固态照明、全彩显示与高可靠光子感知等应用提供了可推广的材料设计框架。
 

　　本研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金和华中科技大学交叉研究计划等资助支持。华中科技大学为论文第一完成单位和通讯单位。化学与化工学院肖夏楚为论文第一作者，张卓磊教授为论文唯一通讯作者。