近日，南開大學物理科學學院許京軍教授團隊的武莉、孔勇發(fā)課題組在缺陷調控構筑新型光電材料方面取得重要進展：基于準連續(xù)缺陷能級的構筑，制備出在423K溫度下持續(xù)時間超過8小時的高溫長余輝發(fā)光材料。相關成果以Quasi-Continuous Defect Levels in Broadband Gap: A New Strategy for High Temperature Long Persistent Luminescence Materials為題，發(fā)表在Advanced Optical Materials上。

光電功能材料在照明、顯示、探測、防偽等領域有重要應用。常規(guī)研究從經典體系入手，采用嘗試法從大量材料中進行篩選，獲得所需高性能新材料面臨精準性不夠、效率不高等眾多挑戰(zhàn)，限制了先進材料研發(fā)的進程。該團隊多年來從缺陷入手，研究功能材料光電轉換特性的物理本質，指導新型光電材料的研發(fā)。不僅實現(xiàn)了發(fā)光材料的“零熱淬滅”（Adv. Opt. Mater. 2021, 2100870）、拓展了彈性應力發(fā)光材料的研究體系（J. Mater. Chem. C 2019, 7, 7096；2021, 9, 3513），而且突破了需含XO4基團的基質才能實現(xiàn)變價離子“自還原”的限制，在僅含平面BO3基團的硼酸鹽基質中，實現(xiàn)了錳離子在空氣中自發(fā)由四價到二價的轉變。揭示了特定的基質結構并非實現(xiàn)變價離子自還原的必要條件，而摻雜及制備過程中引入的晶格缺陷才是產生這一現(xiàn)象的關鍵。加深了對自還原機理的認識，進一步明確了晶格缺陷在光電材料制備及性能優(yōu)化中的重要作用（Adv. Opt. Mater. 2023, 2300515.）。

基于不同深度的缺陷能級對材料發(fā)光性能調控作用的思考，該團隊提出在寬禁帶基質中構筑準連續(xù)缺陷能級的策略，解決了長余輝發(fā)光材料在高溫下性能急劇劣化的難題，制備出高溫長余輝發(fā)光材料，在423K溫度下余輝持續(xù)時間超過8小時依然肉眼可見，可用于深達地下4500米的深井勘探等極端條件下的應急照明及警示裝置。同時，該材料優(yōu)異的藍色陰極熒光性質使其適用于場發(fā)射顯示，而可操控的發(fā)光特性更使其同樣適用于高級別防偽，成為集多種功能于一體的復合功能材料。

圖：(a) 模切法制備的校徽樣品在2小時內的室溫長余輝；(b) 實驗室模擬深井勘探的地下溫度；(c) SOS余輝信號隨溫度/深度的變化，在約4500m深度8h后依然肉眼可見；(d) 不同燈絲電流和加速電壓下的CL譜，測試范圍未達到飽和；(e) CL譜隨電子束照射時間的變化，90min內強度下降僅10%，CIE坐標幾乎不變。

南開大學博士研究生張盼為第一作者，南開大學武莉教授、孫同慶副教授和蘭州大學王育華教授為共同通訊作者，南開大學為第一完成單位。相關工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目和國家自然科學基金項目的資助。

相關文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adom.202301406.

（來源：南開大學）