2月6日，華中科技大學化學與化工學院張卓磊教授課題組在高通量光子器件領(lǐng)域取得重要進展：實現(xiàn)納米晶高溫“越熱越亮”，在 >400 K 高溫工況下仍顯著抑制熱淬滅、保持穩(wěn)定輸出。相關(guān)成果以題為“Intrinsically Thermally Robust Nanocrystals for High-Flux Photonics”的論文發(fā)表在期刊Advanced Materials上。
 

　　隨著智能車燈Micro-LED、增強現(xiàn)實(AR)光引擎、光互連以及固態(tài)LiDAR等高亮度光子平臺快速發(fā)展，器件在高電流、高輻亮度下工作時會產(chǎn)生顯著自熱，結(jié)溫/熒光層溫度常常超過400 K。在這一溫度區(qū)間，主流膠體發(fā)光體系(II–VI、III–V、I–III–VI?、IV族量子點及鹵化物鈣鈦礦納米晶等)普遍出現(xiàn)發(fā)光效率快速衰減與色漂，導致光通維持、色度穩(wěn)定和長期可靠性難以滿足應(yīng)用需求?，F(xiàn)有“外部包覆/封裝式”的熱穩(wěn)策略(長鏈配體、聚合物基體、氧化物殼層等)往往帶來有機基體黃化、殼層聲子瓶頸、熱阻升高或界面缺陷復活等副作用，難以在高溫強工況下兼顧高效與穩(wěn)定。如何將熱穩(wěn)性從“外部防護”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;材料內(nèi)稟屬性”，成為高通量光子器件材料體系亟需突破的關(guān)鍵科學問題。
 

　　針對上述挑戰(zhàn)，課題組提出“晶格編碼(lattice-encoded)的內(nèi)稟熱穩(wěn)化學”新策略：以零維Sb³?摻雜Cs?LnCl?納米晶為平臺，利用受控升溫(controlled-ramp heating-up)合成在近熱力學平衡的擴散限制窗口內(nèi)協(xié)同調(diào)控位點占據(jù)與缺陷化學，構(gòu)建剛性、低聲子能的[ BX? ]³?孤立八面體單元，從源頭抑制多聲子弛豫與熱致非輻射損失；同時實現(xiàn)Å尺度深能級陷阱的可編程分布(約0.6–1.2 eV)，在升溫過程中通過“捕獲—釋放”循環(huán)將熱激活載流子回灌至輻射通道，形成陷阱補償型反熱猝滅，并可進一步耦合Ln3+ 4f能級級聯(lián)實現(xiàn)溫度不敏感的輻射躍遷?；谠摍C制，材料發(fā)射可在深紫到窄帶綠/黃之間調(diào)控，在約410 K附近實現(xiàn)顯著的高溫增強(最高可達室溫發(fā)光強度的約160%)且維持高發(fā)光量子效率(>93%)。
 

　　更重要的是，該內(nèi)稟耐熱策略在器件端實現(xiàn)了“高電流—高溫—低色漂”的綜合性能：在1.4 A高驅(qū)動條件下(結(jié)溫約410 K)，器件光通維持率在50小時連續(xù)工作后仍保持在90%左右，并實現(xiàn)<1%的色度漂移；其高溫高通量工況下的穩(wěn)定輸出顯著優(yōu)于對比的傳統(tǒng)納米晶參考體系。該工作將熱穩(wěn)性從外部包覆的工程優(yōu)化提升為可設(shè)計、可外推的晶格/缺陷協(xié)同范式，為高通量固態(tài)照明、全彩顯示與高可靠光子感知等應(yīng)用提供了可推廣的材料設(shè)計框架。
 

　　本研究得到國家自然科學基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金和華中科技大學交叉研究計劃等資助支持。華中科技大學為論文第一完成單位和通訊單位?；瘜W與化工學院肖夏楚為論文第一作者，張卓磊教授為論文唯一通訊作者。