发光材料与器件全国重点实验室工作简报2025年第10期(总第98期）.pdf

摘要：

新闻动态

祝贺！实验室主任马於光院士当选亚太材料科学院院士

近日，两年一次的亚太材料科学院（Asian Pacific Academy ofMaterials--APAM）会议在中国桂林召开，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室主任、中国科学院院士马於光成功当选亚太材料科学院院士。 

中国高等教育协会副会长李家俊一行来实验室参观调研

11月19日，中国高等教育协会副会长李家俊一行来发光材料与器件全国重点实验室参观调研，华南理工大学党委副书记徐国正陪同调研。

实验室主任马於光院士对李家俊一行的到来表示热烈欢迎。实验室副主任夏志国教授围绕实验室的发展历程、组织架构、核心研究方向展开详细介绍，同时汇报了近年来实验室在承担的国家重大科技任务。

研究进展

发光理论与机制

李远研究员团队：空气中200℃稳定的“给体-受体”型双自由基实现高效光-热-电转换

有机双自由基材料因其开壳电子自旋基态、窄带隙、宽光谱吸收等独特性质，在光热转换和有机光电器件等领域极具应用潜力。源于1907年的Chichibabin类双自由基基于恢复芳香性而产生双自由基，但是这些分子在空气中易发生氧化、自聚等反应，光、热、电化学稳定性差；同时，其合成步骤繁琐，需复杂的分离纯化，难以在单一材料中同时实现宽光谱吸光、高光热稳定性及宏量制备，严重制约该类材料的实际应用，开发空气中稳定的双自由基是该领域的核心挑战之一。

自2017年起，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室李远研究员团队首次报道了 “给体-受体（D-A）双自由基” 策略（Journal of Physical Chemistry C, 2017,121, 8579-8588,Nature Nanotechnology, 2024, 19, 978-985，Science, 2025, 389, 195-199）及其“聚集诱导自由基机理”(AIR，Journalof Physical Chemistry Letters, 2021, 12, 9783-9790)。本研究报道了四种 D-A 型双自由基化合物（TPA-H、TPA-BF₂、Ph-TPA-H、Ph-TPA-BF₂），其中TPA-H和Ph-TPA-H 仅需重结晶即可纯化，且材料兼具超高稳定性，在空气中200℃或沸水处理2小时ESR信号稳定、热分解温度高达456℃，同时展示出优异光热性能，在808 nm激光下加热60秒温度达259℃，太阳能水蒸发效率达98.6%。

原文链接：https://www.sciengine.com/doi/10.1007/s11426-025-3084-7

新型显示、探测与成像

段春晖教授团队：媲美硅的大面积柔性宽带有机光探测器

光探测技术是推动人工智能、生物成像等领域发展的关键。有机光探测器因具备溶液可加工性与本征柔性而备受关注，但其在近红外区域的外量子效率及暗电流抑制等性能仍落后于硅基器件，且在柔性基底上维持高性能探测也存在挑战。因此，如何在宽谱段内实现媲美硅基的高性能，并兼顾大面积与柔性制备，是该领域的核心难题。

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合成了一种以强吸电子氰基为端基的新型A-D-A型小分子受体BTPV-CN，首次实现了性能与硅光电二极管相媲美的大面积柔性宽带近红外光探测器。

原文链接：http://doi.org/10.1002/adma.202516087

夏志国教授团队：激光驱动近红外二区光源的穿透式成像及其图像增强算法研究

近红外光谱检测与算法模型的深度融合将推动新一代高解析度智能光谱成像技术的发展。然而，图像算法的能效受制于光源的光谱特性，尤其在生物组织、烟雾等强散射介质成像中；与此同时，传统的近红外二区（NIR-II）光源普遍面临量子效率偏低、光谱稳定性不足等瓶颈。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室夏志国教授团队成功研制了Cr3+-Ni2+共掺杂的MgGa2O4:xCr3+,yNi2+ (x = 0.03;y = 0.001-0.03)半透明陶瓷，通过构建高效的能量传递通道，获得了高达81.4%的光致发光外量子产率，并展现出优异的抗热猝灭性能（I423K = 74.3%）。所构建的动态激光驱动NIR-II光源在18 W/mm2的405 nm近紫外激光激发下，获得了超过1.86 W的瓦级光输出。本研究还将该主动光源-探测成像系统与图像处理算法集成，将其应用于雾霾环境中的穿透光学成像，有望推动新一代智能光谱成像技术的发展。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.10.019

马东阁教授团队：基于表面桥接与钝化协同策略实现高效稳定的纯绿光钙钛矿纳米晶发光二极管

准二维钙钛矿因其独特的量子限域效应与能量级联结构，在发光二极管（PeLEDs）领域展现出重要应用潜力。然而，由于其存在高缺陷密度诱导的非辐射复合、无序相分布导致的能量传递损耗以及晶界势垒制约的载流子传输等问题，严重限制了高性能器件的实现。因此，深入理解并协同优化这些关键因素，是实现高效、稳定钙钛矿LED的重要途径。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的马东阁教授课题组提出了一种分子桥联与均相分布的协同策略，通过引入添加剂DTBPPO和TFPPO，实现了对钙钛矿结晶过程、相分布及载流子动力学的同步优化。基于此策略制备的PeLEDs器件实现了高效纯绿光发射，其峰值外量子效率（EQE）达24.01%。此外，器件在1000 cd/m2初始亮度下的运行寿命（T50）提升至124min，与对照器件相比延长6倍，展现出更好的操作稳定性。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202525324

黄飞教授团队：基于杂化离子-电子半导体界面工程实现低暗电流短波红外光探测器

受限于核心元件InGaAs基光电探测器复杂的制备工艺与高昂成本，目前SWIR探测技术主要应用于科研及军事等领域，难以在民用消费级市场普及。作为一种极具前景的低成本替代方案，可溶液加工SWIR光电探测器（包括有机、胶体量子点体系）虽备受关注，但目前其性能表现尚待提升，面临瓶颈。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室黄飞教授课题组提出一种全新的基于杂化离子-电子半导体（HIES）的界面工程策略，实现了具有超低暗电流的溶液加工SWIR光电探测器，展示了一种高性价比、高性能的替代方案，助力SWIR探测技术的应用推广。

原文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf531

张勤远教授团队：理论预测辅助合成窄谱红光氟化物荧光粉应用于Mini-LED显示器件

Mn4+掺杂氟化物荧光粉因为它在显示器件和固态照明中具有巨大的应用潜力，已成为荧光粉界优秀的红色发光材料。其中，以K2SiF6:Mn4+（KSFM）为代表性的荧光粉，因其合成简便、成本低和发光效率高等优点，已成功商业化。然而，它们通常存在发光寿命较长（τ > 5 ms）的问题，这源于Mn4+的2E→4A2跃迁。较长的发射衰减时间远远超过了现代显示器中每个视频帧数的持续时间，导致严重的红色拖影和运动模糊，影响了显示质量（尤其是在超高刷新率Mini-LED显示器中）。因此，高质量显示器迫切需要具有短荧光寿命的Mn4+掺杂氟化物红色荧光粉。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的张勤远教授课题组提出了一种“理论晶体结构预测”辅助合成策略，用以发现具有优秀发光特性的新型Mn4+掺杂氟化物。在理论预测的指导下，合成了以三甲基亚砜(TMSO)+为阳离子的新型有机-无机杂化氟化物(TMSO)2GeF6: Mn4+(TMSOGFM)，其高的发光效率，内外量子效率分别为83.4%和51.7%，荧光寿命短（4.22 ms），优秀的成膜特性。基于TMSOGFM，制作了一个7英寸Mini-LED显示器，具有119.7%NTSC的宽色域，展示了TMSOGFM在显示应用中的巨大潜力。本研究在Mn4+掺杂荧光粉领域实现了“从预测到合成”，为合理设计发光材料提供了新的途径。

原文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202502406

马东阁教授团队：空气环境下制备环境友好型高亮度超晶体发光二极管

金属卤化物钙钛矿因其优异的光电性能在发光二极管（LED）领域备受关注。然而，传统的钙钛矿发光层溶液制备需在惰性气氛中进行，不利于大规模低成本生产。空气环境下制备虽能简化流程，却面临结晶不完善、湿度淬灭等挑战。本文提出了一种基于无毒钙离子限制（CIC）的策略，在空气中原位构建钙钛矿超晶体薄膜，以提高薄膜质量与器件性能，推动钙钛矿LED的空气制备工艺发展。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的马东阁教授课题组，提出了一种基于无毒钙离子限制的空气制备策略，成功在空气中原位合成了高质量的钙钛矿超晶体薄膜。该方法实现了钙钛矿发光二极管的最大亮度近100000cd m-2、外量子效率达10%的高性能发光，同时显著提升了器件的稳定性。这一环境友好、低成本制备技术，有望拓展钙钛矿材料在显示与固态照明领域的规模化应用前景。

原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202509168

张勤远教授团队：通过快速合成用于下一代显示的Mn4+非等价掺杂氟化物单晶57.15% EQE

要实现具有广色域的高质量液晶显示器件（LCD），开发同时具备高CIE x值和高外量子效率（EQE）的Mn4+掺杂氟化物至关重要。Mn4+掺杂非等价氟化物能够实现高CIE x值，但其EQE通常较低。尽管单晶合成策略能够提高EQE，但Mn4+掺杂非等价氟化物在氢氟酸中的低溶解度导致合成时间延长，增加了Mn4+变质的风险，从而降低了EQE。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的张勤远教授课题组设计了一种通用的预成核策略辅助的单晶基团取代方法，实现了K2LiGaF6:Mn4+单晶57.15%的外量子效率，在高质量和广色域的白光发光二极管（WLED）显示应用方面展现出巨大的潜力。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D5QI01865J

无机发光与光纤激光

张勤远教授团队：通过位点工程与氧化烧结稳定Mn5+价态以实现高效近红外II光源

近红外（NIR）光学成像技术因其广泛地应用于生物医学成像、夜视和信息领域，受到了广泛的研究关注。与NIR-I（700-950 nm）光相比，NIR-II（1000-1700 nm）光具有生物组织自荧光减少、信噪比增加和更深组织穿透的优势，这对于提高图像的空间分辨率至关重要。然而，开发高效的NIR-II光源仍然是一个挑战。具有3d2电子构型的过渡金属离子Mn5+，通常在四面体晶场中于1100-1300 nm范围内表现出尖锐的NIR-II发光，已被用于近红外激光和发光测温。此外，Mn5+离子在可见光区域具有宽而强的吸收带，因此，其可被多种激发光源激发。然而，Mn5+的发射仅在少数基质材料中得到证实，因为很难稳定Mn为+5价态。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的张勤远教授课题组利用位点工程与氧化烧结策略，有效稳定了Mn5+的价态，实现Mn5+高效窄带近红外II区发光，有望拓展近红外II区成像领域的应用。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adom.202502802

前沿交叉

李宁教授团队：二维钙钛矿单晶的微观结构的高通量调控

二维金属卤化物钙钛矿由于其可调控的层状结构、高激子束缚能与优异的光电性能，已成为新一代光电器件的重要候选材料。然而，其基于溶液法的晶体生长高度依赖经验，特别是有机配体对晶体成核与生长机制的影响缺乏统一规律，导致晶体形貌调控难度大。如何在多参数体系中实现二维钙钛矿单晶形貌的精准可控合成，是当前制约其大规模应用的核心科学问题。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室李宁教授课题组利用高通量自动化蒸发结晶平台结合原位吸收光谱与分子动力学模拟，实现了二维钙钛矿单晶形貌的程序化调控，得到从一维纳米线到二维纳米片的可控转变，有望拓展其在微纳光电子器件、光学存储与片上光子学等领域的应用。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66505-1

马於光教授团队：低势垒氢键与多中心二电子键协同——DFT揭示π-自由基分子识别机制

高性能有机传感器的设计策略多样，其中基于超分子聚集体可控解聚的策略因显著的光电信号变化而备受关注，其高选择性依赖于非共价作用的理性设计。然而，π-自由基通过多中心二电子（2e/mc）键可形成稳定的π-二聚体，如何利用特定分子识别事件有效竞争这种强聚集作用实现刺激响应性解聚，是开发高选择性π-自由基传感器的关键科学问题。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的马於光教授、蒋庆林研究副教授、与燕山大学张海全教授合作，利用密度泛函理论计算，揭示了低势垒氢键驱动苝二酰亚胺自由基阴离子聚集体解聚的微观机制，有望拓展基于π-自由基体系的新型有机传感器设计与应用。

原文链接：https://doi.org/10.1039/d5mh01664a

仪器设备

交直流霍尔效应测量系统

交直流霍尔效应测试系统广泛应用于有机电子材料、半导体材料与器件、光伏材料和热电材料领域，它可以用于半导体材料的基础研究，帮助科研人员了解材料的电学特性，如载流子浓度、迁移率、电阻率等，对于新型半导体材料的研发和性能优化具有重要意义，同时也可用于研究物质的磁学、电学等物理特性，通过测量霍尔效应相关参数，获得材料的磁阻、霍尔系数等信息，进而深入研究材料的物理机制。

境内外来访参观与学术交流

●11月4日，人力资源和社会保障部专家中心副主任陶静一行来发光材料与器件全国重点实验室参观调研。

●11月14日，广州市工信局黄林莉一行来发光材料与器件全国重点实验室参观调研。

●11月15日，广州市执信中学天河校区200余名师生来发光材料与器件全国重点实验室参观学习。

●11月19日，东北大学副校长王强一行来发光材料与器件全国重点实验室参观调研。 

●11月21日，岳阳县人民政府副县长李樱一行来发光材料与器件全国重点实验室参观调研。

●11月23日，惠州市市委书记、市人大常委会主任刘吉一行来发光材料与器件全国重点实验室参观调研。

●11月3日，厦门大学解荣军教授，在全重 W301 会议室作 “发光材料的设计、制备及其在照明、显示和传感技术中的应用” 的学术报告。

●11月5日，四川大学朱剑波教授，在全重 W301会议室作 “高分子立构可控合成”的学术报告。

●11月6日，香港理工大学于涵助理教授，在全重 501 会议室作“高效稳定全聚合物太阳能电池中的聚合物受体材料研究”的学术报告。

●11月10日，荷兰乌特勒支大学Andries Meijerink教授，在W301会议室作“Some likeit hot!and you do know how hot when they shine”学术报告。

●11月11-13日，马德里研究院Johannes Gierschner 教授，在501会议室作系列报告。

●11 月25 日，海南大学邵世洋教授，在 W301 会议室作 “碳正离子发光材料与器件”的学术报告。

●11月25日，中国科学技术大学汪峰教授，在W301会议室，作“手性超分子螺旋聚合材料”学术报告。

●11月25日，郑州大学卢思宇教授，在W301会议室，作“碳化聚合物点结构与功能”学术报告。

●11月26日，吉林大学窦传冬教授，在 501 会议室作“含硼功能分子碳 — 兼谈硼化学融合研究”的学术报告。

●11月26日，中国科学院福建物质结构研究所黄伟国教授，在501会议室作“刚致荧光变色分子探针”的学术报告。

●11月28日，西北工业大学田威教授，在W301会议室作“可控阳离子-π化学精准合成非共价高分子”的学术报告。