物理与电子工程学院稀土发光显示材料与器件团队发表最新研究成果

日期： 2024-10-29

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来源：南阳师范学院

本网讯（通讯员杨刚张君）近日，物理与电子工程学院稀土发光显示材料与器件团队的研究成果《Long-Wavelength Afterglow Emission with Nearly 100% Efficiency through Space-Confined Energy Transfer in Organic-Carbon Dot Hybrid》在Nano Letters（中科院大类一区TOP期刊，最新影响因子9.6，Nature Index期刊）杂志上发表。文章第一作者为郑州大学朱金阳副教授，共同第一作者为南阳师范学院硕士研究生李超，通讯作者为南阳师范学院朱永胜教授、郑州大学胡俊华和娄庆教授。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03687

长波长高效余辉材料在人工照明、多维显示和生物成像等领域具有重要应用。但在固态条件下开发高发光效率的长波长有机发光体仍面临巨大挑战。碳点（CDs）本质上是由sp2骨架和表面丰富的N/O官能团组成的，这可以促进自旋轨道耦合，从而赋予CDs高效余辉发射能力。本研究设计了一种有机-CDs混合策略，通过尿素衍生/修饰CDs和罗丹明B（RhB）之间的空间限制能量转移操作，以获得具有高发光效率的余辉材料。结果表明，设计的RhB-CDs杂化材料具有以600 nm为中心的明亮余辉发射，在固态下具有接近100%的发光效率。光物理测量和理论计算确定了CDs的三重态激子到有机亚发光团的单线态激子的有效分子间能量转移，以及硅烷分子网络的空间刚性化和尿素的胺化修饰对单线态/三重态激子的非辐射衰减损失的强烈抑制。通过对有机发光体进行调谐，制备了发光效率分别为94.4%和45.9%的黄色和近红外有机-CDs杂化余辉材料。这些余辉材料在照明和先进的信息安全方面表现出优异的性能。

此外，该团队与河南大学武四新教授课题组合作的研究成果《Synergistic Crystallization Modulation and Defects Passivation in Kesterite via Anion-Coordinate Precursor Engineering for Efficient Solar Cells》在Advanced Science(中科院大类一区TOP期刊，最新影响因子14.3)杂志上发表。河南大学纳米科学与材料工程学院博士研究生王丽晶为论文第一作者，南阳师范学院杨刚副教授，河南大学武四新教授、周正基教授和许昌学院郑直教授为论文通讯作者。

文章链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202405016

在锌黄锡矿太阳能电池领域，提高吸收层薄膜结晶质量和钝化深能级缺陷对于改善CZTSSe太阳能电池的器件性能至关重要。Cu-Zn-Sn-S前驱体溶液中的配位分子相互作用对CZTSSe薄膜的结构缺陷和结晶动力学有重要影响。因此，如何通过调控前驱体溶液中阴阳离子配位环境来控制前驱体薄膜的形成过程是目前面临的一个重大挑战。文章通过在CZTS前驱体溶液中加入五硫化二磷作为添加剂以优化配位结构，从而改善吸收层薄膜的结晶过程并钝化深能级缺陷。理论计算和实验结果表明，P2S5分子可以配位到CZTS前驱体薄膜的金属阳离子位点，特别是更容易和Zn2+键合，从而显著降低了CZTSSe吸收层中与锌相关的缺陷密度。最终实现了能量转换效率为14.36％的太阳能电池器件。本工作为阴离子配位调控制备高质量吸收层薄膜提供了一种可行的策略，为实现高效CZTSSe光伏器件提供了一条新的途径。

近日，该团队的研究成果《Tunable multimode emissions of Yb3+/Er3+-doped rare-earth-based Cs2NaYCl6double perovskite crystals for versatile applications》在Chemical Engineering Journal（中科院大类一区TOP期刊，最新影响因子13.3）杂志上发表。南阳师范学院硕士研究生梁豪为第一作者，通讯作者为南阳师范学院朱永胜教授和杨刚副教授，南阳师范学院为唯一通讯单位。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155464

近年来，无铅卤化物双钙钛矿材料因其优异的光电性能被广泛研究。然而，在单组分双钙钛矿中实现具有可调谐发射颜色的多模发光仍然是一个重大挑战。本文报道了用水热法合成稀土基Cs2NaYCl6双钙钛矿。通过在基质中加入具有丰富能级的Er3+离子，实现了高效的可见光到近红外下转换光致发光和绿色上转换发射。进一步引入Yb3+离子作为敏化剂调节不同模式下的发射颜色，并且显著增强了光致发光的效率。光谱分析和理论计算结果表明，镧系离子与稀土基双钙钛矿的高度相容性和交叉弛豫过程是实现调制发射和多种激发模式的关键。本研究旨在探究镧系离子掺杂双钙钛矿的光物理机制，并突出其在调节双钙钛矿荧光材料发光光谱和发光效率方面的作用。此外，文章还扩展了镧系离子掺杂双钙钛矿在高安全性防伪、组织成像和夜视系统等领域的广泛应用。

以上工作得到了国家自然科学基金、河南省优秀青年科学基金，河南省高校科技创新团队以及河南省高校科技创新人才项目的经费支持。

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