发光材料与器件全国重点实验室工作简报2025年第8期(总第96期）.pdf

摘要：

新闻动态

努力学习 快乐生活 院士第一课开启全重科研之路——实验室举办2025级研究生新生培训会

“做什么样的科研？做怎样的研究生？怎么做到不可替代？”9月17日下午，发光材料与器件全国重点实验室在N308A报告厅举办2025级研究生新生培训会，中国科学院院士、实验室主任马於光以科研新征程上的“三问”开启了实验室新生培训的“院士第一课”，向即将进入实验室学习的230余名硕士、博士新生送上了修身治学的人生箴言。

同时，为了进一步加强新生的安全意识、尽快融入实验室的学习和工作，新生培训会还安排实验室副主任秦安军教授、化学平台张杰工程师、物理平台王剑斌工程师分别讲解“实验室安全概述”“化学实验室安全基础知识”“超净室及物理公共测试平台培训”，既帮助新生快速掌握实验室平台使用规范，也为其筑牢实验室安全防线。实验室专职副主任周玉主持培训会。

讲座结束后，全体新生前往实验室大楼前空地，开展消防疏散及灭火演练。

南昌大学党委书记罗嗣海一行来实验室参观调研

9月22日，南昌大学党委书记罗嗣海一行来实验室参观调研，华南理工大学副校长林艺文陪同调研。

实验室常务副主任黄飞对罗嗣海一行的到来表示热烈欢迎，并就实验室的发展历程、组织架构、人才培养以及核心研究方向等内容进行详细介绍，同时阐述了近年来实验室在承担国家重大科技任务中所做出的努力与取得的进展。       

研究进展

发光理论与机制

王志明研究员团队：sp3碳桥连的交叉长短轴分子设计构建高效率低滚降的深蓝光OLED材料

OLED凭借其自发光与柔性特性，已成为显示领域的领先技术。然而，对实现广色域和低功耗显示至关重要的深蓝色发光材料，其发展明显滞后于红色和绿色材料。具有HLCT态的热激子材料提供了一种极具潜力的解决方案。尽管该研究已取得广泛进展，目前仍缺乏系统性的分子设计策略，以有效整合关键构建单元，推动该领域的深入发展。

近日，华南理工大学王志明研究员团队利用课题组之前提出的交叉长短轴分子设计策略，引入一个sp3杂化碳桥，巧妙地构建了更加正交的给体－受体结构，从而形成独特的HLCT态，并成功合成出两个热激子深蓝光有机发光分子SIA-2TPA和SPPA-2TPA，基于该两分子的OLED表现出高效率、低效率滚降的优异性能。

苏仕健教授团队：高效准纳米晶绿光钙钛矿发光二极管中自由激子与自陷激子的热力学平衡

为了继续提升PeLED的发光效率，一个关键在于获得高质量的钙钛矿晶体。钙钛矿薄膜的结晶过程主要包括成核和晶粒生长两个阶段，并且成核速率和晶粒生长速率对薄膜形貌和晶界缺陷有决定性影响。然而，在传统工艺中很难同时兼顾快速成核和缓慢生长。并随着钙钛矿LED发光效率的不断提升，器件稳定性的要求也越来越高，这要求我们深入探索钙钛矿发光机制，从载流子动力学出发，结合材料特性，开发高效、稳定的钙钛矿LED。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的苏仕健教授课题组利用低温瞬态光谱，观察到准纳米晶钙钛矿在低温下的双峰发射行为，建立了自由激子与自陷态激子的热动力学平衡机制，并通过双添加剂的引入抑制自陷态激子的形成，提升钙钛矿LED发光效率，有望拓展钙钛矿发光机制的探索与应用。

赵祖金教授团队：对称性破缺实现高效反向系间窜越

纯有机热活化延迟荧光（TADF）材料因其能完全利用电生三重态和单重态激子，已经成为潜在的下一代有机发光二极管（OLED）领域的核心发光材料。快速的反向系间窜越（RISC）过程对实现高效TADF材料至关重要，它能有效减少三重态-三重态或三重态－极化子湮灭，从而提升器件电致发光（EL）效率和器件稳定性。然而，迄今为止，仍然只有少数的TADF材料能够实现超过1 × 107 s–1 的反向系间窜越速率（kRISC）速率，对于推动TADF材料的商业化仍然是个巨大的阻碍。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的赵祖金教授报导了一类具有对称性破缺特性的TADF分子4tCzCN-pXT和4tCzCN-pTXT，实现高达1.24 × 107 s–1的kRISC（图1a）。该材料在制备敏化型窄谱带OLED器件中实现了超过40%的外量子效率（EQE），并且在1000cd m的初始亮度下实现了24974 h的LT90寿命，为高性能纯有机OLED器件提供了新思路。

新型显示、探测与成像

夏志国教授团队：双蓝宝石夹层荧光玻璃复合薄膜的设计制备及其在激光投影显示中的应用

激光投影显示技术（LPDT）作为下一代显示系统，因超广色域与高稳定性成为核心方向，荧光转换激光二极管（pc-LD）技术是其主流工业路径。但当前 LPDT 面临三大瓶颈：商用荧光材料发射半峰宽超 60 nm，色纯度不足；高功率激光激发易致热积累，引发荧光材料猝灭与封装失效；静态散热无法将温度控制在 200 ℃以下。此外，窄带发射荧光粉（β-SiAlON:Eu、KSF:Mn）集成时，易出现晶粒异常生长、相分解等问题，传统单蓝宝石 PiGF 在高功率下存在热瓶颈。

夏志国教授课题组提出双蓝宝石夹层 PiGF 设计，通过 450 ℃、60s 快速热压烧结制备 β-SiAlON:Eu/KSF:Mn 基荧光玻璃复合膜。该结构构建双向传热通道，结合荧光轮旋转动态散热，在14 W·mm-2 激光下温度稳定于 60 ℃；绿光 PiGF 内量子效率 96.1%、最大光通量 3765 lm，红光 PiGF 内量子效率 94.4%、最大光通量 1365 lm，性能优于现有材料；按 2:6 比例集成荧光轮，450 nm 激光激发下产生白光，色域覆盖 125% Rec.709 标准，为高亮度 LPDT 提供解决方案。

有机光伏材料与器件

陈军武教授团队：添加剂工程提升介电常数实现厚膜二元有机太阳能电池19.23%认证效率

目前有机太阳电池（OSCs）的效率已经超过了20%，但器件的活性层厚度通常控制在100 nm左右。活性层厚度的增加往往导致效率的显著降低，这主要由于加剧了活性层内部的电荷复合与空间电荷积累。然而，面向产业化的大面积印刷工艺（如卷对卷加工）要求活性层应具备良好的厚膜容忍性。因此，提升OSCs对活性层厚度变化的容忍性，已成为推动其商业化应用的关键挑战。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的陈军武教授课题组利用一种挥发性固体添加剂2,4,6-三溴嘧啶（TBP）可普遍提升有机半导体材料的介电常数（εr），在300 nm膜厚的D18:L8-BO二元OSCs中实现了19.23%的认证效率。该介电常数工程策略为制备高效厚膜OSCs提供了可行路径，并为推动其大规模应用奠定了基础。

段春晖教授团队：通过调控结晶和成膜动力学实现低成本、高性能有机太阳电池

近年来，有机太阳电池（OSC）以其质轻、柔性、半透明等优点引起了研究者们的广泛关注。目前，有机太阳电池的光电转化效率（PCE）已经超过20%。发展低成本的高性能有机半导体材料，对有机太阳电池大规模生产具有重要意义

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的段春晖教授课题组以低成本的并五环电子受体为研究对象，通过调控其结晶行为和成膜动力学，实现了超18%的光电转化效率以及0.363的破纪录品质因子。

黄飞教授团队：用于无挥发性甲胺基钙钛矿太阳能电池的反溶剂工程，其效率超过26%

基于甲脒（FA）的钙钛矿（如FAPbI3与CsxFA1-xPbI3）因其合适的带隙与优异的热稳定性，被认为是高效稳定钙钛矿太阳能电池的理想候选。然而，FA与Cs基钙钛矿在结晶动力学上的差异常导致薄膜缺陷、相不均匀及应变积累，从而限制器件性能。为改善薄膜质量，MACl等添加剂虽能促进结晶，但其挥发性与不稳定性削弱了器件寿命。因此，开发高质量的无MA钙钛矿薄膜并探索可控结晶策略，对于实现高效率与长期稳定的钙钛矿太阳能电池具有重要意义。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的黄飞教授课题组利用卟啉衍生物辅助的抗溶剂策略，实现结晶过程调节与载流子利用率提升，从而显著改善钙钛矿太阳电池的效率与稳定性，有望拓展卟啉分子工程在钙钛矿光伏领域的应用。

陈军武教授团队：硅氧烷卤代噻吩添加剂构筑纤维状活性层实现有机太阳电池空气加工高性能

有机太阳能电池（OSCs）的功率转换效率（PCE）目前已突破20%，显示出巨大的商业化潜力。然而，当前性能最优的器件通常需要在惰性气氛（如氮气手套箱）中制备，这导致实验室研究成果与空气环境下大规模生产之间存在显著差距。尤其是在空气环境中加工时，湿度控制是实现高性能面临的主要挑战之一。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室陈军武教授团队设计合成了三种硅氧烷修饰的卤代噻吩添加剂（Cl-Th-SiO、Br-Th-SiO和I-Th-SiO）。在高性能D18:L8-BO体系中，该类添加剂可诱导活性层形成纤维状网络形貌，促进激子解离与电荷传输，并降低陷阱态密度，从而显著提升OSCs器件性能。其中，Cl-Th-SiO因具有最大偶极矩，可与D18和L8-BO产生最强相互作用，使两者形成更紧密的π-π堆叠，表现出最优性能：其在手套箱中制备的器件效率达20.64%（认证效率20.11%）；在60%与90%高湿空气中制备的器件仍分别保持20.45%和20.19%的高效率，是目前空气加工活性层的最高纪录。该研究为空气环境下制备高性能OSCs提供了有效的添加剂设计策略。

前沿交叉

李远研究员团队：稳定的A-D-A型芳香化硝酸自由基实现高效近红外二区光热转换

纯有机光热转换材料在可持续能源技术和先进生物医学治疗等领域存在潜在应用前景，推动了太阳能驱动的界面水蒸发、光热疗法和光热发电等领域的发展。相比高分子聚合物，有机小分子因其结构的确定性、更丰富的可调性、易重复的合成及与溶液加工技术的兼容性而成为有前途的候选材料体系之一。然而，目前文献报道的有机小分子材料合成步骤多，吸收光谱的宽度和光热转化效率都亟待提高。近年，李远课题组发现缺电子的芳香化硝酸自由基具有良好的光、热和电化学稳定性，同时具有电子受体的特性，本研究通过引入芳香化硝酸自由基电子受体和EDOT电子给体，设计和开发出了空气、光、热、电化学稳定高效A-D-A型多自由基分子EDOT-TPAO4，展示出了宽吸收及优异的近红外二区光热转换性能，同时具有0.02 S cm-1的电子电导率，在光电器件中具有良好应用前景。

近日，发光材料与器件全国重点实验室李远研究员团队报道了一种新型芳香化硝酸自由基光热材料，该材料基于开壳芳香化硝酸自由基为电子受体，通过一步简便的合成实现了材料的高效制备。开壳电子基态结构实现了低带隙，在粉末中展示出超宽的吸收（覆盖300到2500 nm以上）。其自由基性质及超宽的吸收赋予了材料优异的光热转换性能，在1064 nm的激光照射（0.9 W cm-2）下，EDOT-TPAO4在60 s内迅速升温至290℃，优于目前文献报道的大多数纯有机光热材料。密度泛函理论计算表明分子的端基具有开壳自由基受体性质，分子结构呈现出A-D-A构型。  

仪器设备

三维互相关光散射仪

三维激光光散射仪基于静态光散射（SLS）和动态光散射（DLS）原理，利用三维光散射技术突破传统光散射技术对样品浓度和浊度的限制，适用于高分子、胶体化学、软物质、材料科学、生命科学等领域。它不仅可以研究标准透明稀溶液，还能直接研究自然无扰的高浓度和浑浊体系。

境内外学术交流来访

9月5日，东北林业大学马洪伟教授，在全重501会议室作题为“荧光薄膜激发态性质与微结构调控协同增效化学战剂传感的研究及器件化应用”学术报告。

9月9日，德国图宾根大学王良萱博士，在全重501会议室作题为“复杂纳米环境中单分子光物理与光化学过程的可视化与调控”的学术报告。

9月18日，贵州师范大学毕津顺教授，在全重501会议室作题为“新型IGZO器件制备、性能优化与可靠性研究”的学术报告。

9月18日，贵州师范大学艾尔肯·阿不都瓦衣提研究员，在全重501会议室作题为“空间用砷化镓多结太阳电池辐射效应研究”的学术报告。