东芝开发用于LED的透明光致发光荧光粉

近日，在LED相关技术与材料方面，东芝开发了用于 LED的透明光致发光荧光粉；武汉大学研究团队实现24.1%高效率钙钛矿近红外发光LED。

东芝开发用于LED的透明光致发光荧光粉

12月13日，东芝公司公布了光致发光技术的突破，这是一种新型荧光粉，在聚合物或有机溶剂中具有出色的溶解性，在可见光下呈透明无色，并在紫外线下发出持久的红光，具有出色的色纯度和六倍于当前荧光粉的发光度。这些特性在 LED 照明、显示器、深紫外线传感、安全印刷和农药残留测试等领域开辟了许多潜在应用。   

磷光体是一种物质，它从光源（例如紫外线或可见光）吸收能量，并通过发射彩色光来释放该能量。磷光体常用于 LED 照明和显示器，以及防伪印刷。

然而，在微型和微型 LED 照明和显示器领域，所使用的芯片非常小，通常使用的无机荧光粉具有有限的色彩再现能力和发光强度。这些荧光粉也是不溶性的，以细小颗粒的形式存在，当用于防伪印刷时，印刷图案变得依稀可见，具体取决于视角和曝光量。东芝的新型荧光粉克服了这些问题。

图 1：东芝新型荧光粉的应用  

东芝将其光致发光研究重点放在新型镧系元素发光络合物上。该公司开发了一种专有的分子设计方法，并用它来结合具有两个或更多氧化膦结构的标准 Eu(III) 发光络合物的离子，包括东芝最近发现的支链四氧化四膦配体（图 2）。

图 2：东芝分子设计方法实现的具有两种或多种不同氧化膦结构的 Eu(III) 配合物。

这创造了一种新的结构，该结构高度可溶，具有出色的透明度，并成功地增加了发光强度以实现高色纯度和持久发光。分子设计方法还有可能创造出当应用于不同的发光复合物时发出不同颜色光的荧光粉。（图3）

图 3：当应用于不同的发光复合物时，分子设计方法有可能创造出发出不同颜色光的荧光粉。

东芝很快将开始提供荧光粉和荧光薄膜的样品，并探索在许多领域应用的合作伙伴关系，包括照明、显示、印刷和化学工业。该公司的目标是在 2025 年开始量产。

武汉大学研究团队实现24.1%高效率钙钛矿近红外发光LED

近年来，近红外发光和探测器件在夜视、医疗、通讯等方面有众多应用，甲脒铅基卤化物钙钛矿被认为是最有前途的近红外发光二极管器件之一，但它们的性能仍然受到缺陷导致的非辐射复合和器件中带阶势垒引起的低效载流子输运的影响。因此，深入理解器件中的载流子输运机制并针对性地缩小带阶对提升器件的性能显得至关重要。  

近日，武汉大学物理科学与技术学院教授方国家、柯维俊和南京工业大学教授王建浦，联合在Nature Communications（《自然·通讯》）发表题为“Synergistic passivation and stepped-dimensional perovskite analogs enable high-efficiency near-infrared light-emitting diodes”（协同钝化和梯度维度钙钛矿类材料实现高效近红外发光二极管）的文章。  

该研究团队在FAPbI3前驱液中引入了一系列镉盐，特别以醋酸镉为代表的添加剂，能够起到协同钝化材料的缺陷并优化器件能带结构等作用。此外，镉盐还生成了一种新型零维晶体结构的类钙钛矿材料(FA2CdI4)。该晶体结构数据信息被剑桥晶体数据中心收录发表。  

这种新型零维的FA2CdI4类钙钛矿和一维黄色相的δ-FAPbI3、二维FA2FAn-1PbnI3n+1以及三维黑色相α-FAPbI3的钙钛矿可以在一锅合成中获得，其梯度排列的能带结构可以像能量漏斗一样高效地传递载流子，对能量转移中起着非常关键和积极的作用。

因此基于FAPbI3的近红外LED器件获得了同类器件中创世界纪录的24.1%的外量子效率，还大大提高了器件的工作稳定性。此外，该器件还具有很好的探测性能，基于此还实现了发光和自驱动探测孪生器件的近红外光通信。  

a 器件结构；b 醋酸镉协同钝化钙钛矿缺陷/过量甲脒生成包含零维、一维、二维和三维体系的梯度维度的钙钛矿及其类似物; c 梯度维度钙钛矿及其类似物的加速能量传输示意图; d参比器件和包含不同添加剂的器件的发光性能曲线；e 孪生器件的发光与探测集成化示意图；f器件实现自驱动探测的响应曲线。

这项工作不仅揭示了甲脒铅基卤化物钙钛矿体系中多维度钙钛矿的存在，而且发现了一种镉基新型零维类钙钛矿材料，为解析铅卤钙钛矿发光器件的能量传输机制和研制高效发光器件及其功能化集成应用奠定了基础。

审核编辑 ：李倩