近日，南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院許京軍教授團(tuán)隊的武莉、孔勇發(fā)課題組在缺陷調(diào)控構(gòu)筑新型光電材料方面取得重要進(jìn)展：基于準(zhǔn)連續(xù)缺陷能級的構(gòu)筑，制備出在423K溫度下持續(xù)時間超過8小時的高溫長余輝發(fā)光材料。相關(guān)成果以Quasi-Continuous Defect Levels in Broadband Gap: A New Strategy for High Temperature Long Persistent Luminescence Materials為題，發(fā)表在Advanced Optical Materials上。

光電功能材料在照明、顯示、探測、防偽等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。常規(guī)研究從經(jīng)典體系入手，采用嘗試法從大量材料中進(jìn)行篩選，獲得所需高性能新材料面臨精準(zhǔn)性不夠、效率不高等眾多挑戰(zhàn)，限制了先進(jìn)材料研發(fā)的進(jìn)程。該團(tuán)隊多年來從缺陷入手，研究功能材料光電轉(zhuǎn)換特性的物理本質(zhì)，指導(dǎo)新型光電材料的研發(fā)。不僅實現(xiàn)了發(fā)光材料的“零熱淬滅”（Adv. Opt. Mater. 2021, 2100870）、拓展了彈性應(yīng)力發(fā)光材料的研究體系（J. Mater. Chem. C 2019, 7, 7096；2021, 9, 3513），而且突破了需含XO4基團(tuán)的基質(zhì)才能實現(xiàn)變價離子“自還原”的限制，在僅含平面BO3基團(tuán)的硼酸鹽基質(zhì)中，實現(xiàn)了錳離子在空氣中自發(fā)由四價到二價的轉(zhuǎn)變。揭示了特定的基質(zhì)結(jié)構(gòu)并非實現(xiàn)變價離子自還原的必要條件，而摻雜及制備過程中引入的晶格缺陷才是產(chǎn)生這一現(xiàn)象的關(guān)鍵。加深了對自還原機(jī)理的認(rèn)識，進(jìn)一步明確了晶格缺陷在光電材料制備及性能優(yōu)化中的重要作用（Adv. Opt. Mater. 2023, 2300515.）。

基于不同深度的缺陷能級對材料發(fā)光性能調(diào)控作用的思考，該團(tuán)隊提出在寬禁帶基質(zhì)中構(gòu)筑準(zhǔn)連續(xù)缺陷能級的策略，解決了長余輝發(fā)光材料在高溫下性能急劇劣化的難題，制備出高溫長余輝發(fā)光材料，在423K溫度下余輝持續(xù)時間超過8小時依然肉眼可見，可用于深達(dá)地下4500米的深井勘探等極端條件下的應(yīng)急照明及警示裝置。同時，該材料優(yōu)異的藍(lán)色陰極熒光性質(zhì)使其適用于場發(fā)射顯示，而可操控的發(fā)光特性更使其同樣適用于高級別防偽，成為集多種功能于一體的復(fù)合功能材料。

圖：(a) 模切法制備的?；諛悠吩?小時內(nèi)的室溫長余輝；(b) 實驗室模擬深井勘探的地下溫度；(c) SOS余輝信號隨溫度/深度的變化，在約4500m深度8h后依然肉眼可見；(d) 不同燈絲電流和加速電壓下的CL譜，測試范圍未達(dá)到飽和；(e) CL譜隨電子束照射時間的變化，90min內(nèi)強(qiáng)度下降僅10%，CIE坐標(biāo)幾乎不變。

南開大學(xué)博士研究生張盼為第一作者，南開大學(xué)武莉教授、孫同慶副教授和蘭州大學(xué)王育華教授為共同通訊作者，南開大學(xué)為第一完成單位。相關(guān)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目和國家自然科學(xué)基金項目的資助。

相關(guān)文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adom.202301406.

（來源：南開大學(xué)）