近日，理学院宋宏伟课题组在凝聚态物理及材料科学领域国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上发表题为“A Record Efficiency of 1070 nm Near-Infrared Light-Emitting Diodes Based on Cs3La1-xNdxX6 Perovskite Nanocrystals”的研究成果。上海大学理学院2023级硕士谢玟、博士后王天源为该文章的共同第一作者，通讯作者为宋宏伟教授。文章的合作者还有理学院的戴晔教授、孙丽宁教授、张杰副教授、徐飞副教授等。上海大学为唯一完成单位和通讯单位。
近红外光源具有无损、热效应小、穿透生物组织深度大等优点，在光通信、食品检测、夜视系统、生物医学等领域得到了广泛的应用。稀土基无铅钙钛矿型Cs3LnX6纳米晶材料（LCPMs），可以通过改变稀土离子实现从可见到红外的发光，具有高的荧光量子产率（PLQY）。近年来，LCPMs在发光二极管领域得到极大的发展，但1000 nm以上的近红外发光二极管研究极少，且电致发光效率（EQE）很低，工作寿命短。由此可见，LCPMs在近红外LED领域还有很大的提升空间。由于LCPMs本身具有高能态的自陷态激子，在向具有近红外光发射的低能态稀土离子传能时会导致部分能量损失。因此，高效的能量传递机制是NIR-LCPMs面临的主要难题。
研究团队采用改进的热注射法系统地制备了Cs3La1-xNdxX6钙钛矿纳米晶。通过引入不发光的La3+并改变离子组成，实现了从自陷激子到Nd3+的接近100%的高效能量转移，PLQY为58.37%。经过APTN小分子修饰后，达到了64.65%的超高NIR-PLQY。制备的1070 nm NIR-LED具有创纪录的3.49%的EQE值和488分钟的超长T50寿命。这是目前Nd3+ LED器件的最高效率，也是目前1000 nm以上近红外LED的最高效率。这些发现凸显了稀土基钙钛矿的潜力，并促进了近红外区域器件研究的进一步探索。
本工作得到了国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项(批准号：2024YFA1209501，2024YFA1209502)、国家自然科学基金原创探索计划项目(批准号：62350054)和国家自然科学基金面上项目(批准号：12374379)的支持。
论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202531915
