藍光發(fā)光二極管（LED）的發(fā)明，推動(dòng)了當代照明和顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，被授予2014年諾貝爾物理學(xué)獎。享有“第四代照明光源”美譽(yù)的固體白光LED，與傳統白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈相比，具有光效高、節能環(huán)保、壽命超長(cháng)和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，被認為是21世紀新一代的環(huán)保節能光源。

然而，目前實(shí)現白光LED照明的主要途徑是利用藍光LED對稀土發(fā)光材料進(jìn)行熒光激發(fā)，紅綠藍混光后產(chǎn)生白光。稀土發(fā)光材料具有5d-4f及4f-4f光譜特性，由于其光吸收截面小，摩爾消光系數小，在白光照明和顯示背光應用中往往帶來(lái)“藍光溢出”的問(wèn)題，造成廣大消費者，特別是青少年的嚴重近視和眼底黃斑病變，這引起了全社會(huì )的廣泛關(guān)注。

近年來(lái)，鉛鹵鈣鈦礦作為一種新型發(fā)光材料，擁有熒光光譜可調、半峰寬度窄、熒光量子產(chǎn)率高、缺陷容忍度高，及液相合成簡(jiǎn)單低成本等特性，在太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管和顯示器件等應用領(lǐng)域具有巨大潛力。但其離子特性（遇到光、熱、水、氧分解）和鉛的毒性，限制了其實(shí)際應用。因此，尋找一種能實(shí)際應用于LED的環(huán)保、穩定、高效的鈣鈦礦材料意義非常。

南京大學(xué)現代工程與應用科學(xué)學(xué)院鄧正濤教授團隊多年來(lái)一直致力于新型無(wú)機發(fā)光材料的基礎研究和產(chǎn)業(yè)化應用。特別是在白光LED和廣色域顯示器件方向，針對發(fā)光材料在實(shí)際應用中的瓶頸問(wèn)題，在發(fā)光材料的性能提升和穩定性方面取得了一系列進(jìn)展，如：Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 7738;Mater. Adv. 2021, 2, 1320;Chem.Commun.2021,DOI:10.1039/D0CC08253H;J.Mater.Chem.C 2021 DIO: 10.1039/D0TC05685E。

最近，該課題組采用一種室溫快速結晶的方法，制備了具有高光致發(fā)光量子效率和高穩定性的無(wú)鉛錳鹵化物鈣鈦礦材料，并應用于白光LED器件。

該團隊采用一種室溫快速液相合成方法，大規模制備了兩種有機無(wú)機雜化無(wú)鉛吡啶錳鹵化物鈣鈦礦。該四面體配位的（C5H6N）2MnBr4發(fā)射峰位在521 nm, 具有高達95%的熒光量子產(chǎn)率、窄半峰寬和優(yōu)異的穩定性，而八面體配位的C5H6NMnCl3表現為648 nm的紅光發(fā)射，量子產(chǎn)率為40%。

相比于全無(wú)機的CsPbX3 （X=Cl, Br）鈣鈦礦，其不穩定性和毒性都得到了有效解決。通過(guò)環(huán)境穩定性測試，紫外光老化測試和熱穩定性測試，吡啶錳鹵化物鈣鈦礦仍然保持良好的性能。將綠光發(fā)射的（C5H6N）2MnBr4熒光粉與紅光發(fā)射的K2SiF6:Mn4+ 熒光粉混合后制備的白光LED器件在驅動(dòng)電流為20mA時(shí)，相關(guān)參數為光效93.9 lm/W。

該白光LED在大氣環(huán)境中經(jīng)過(guò)410 min持續工作測試發(fā)射強度沒(méi)有出現衰減現象，表現出優(yōu)異的器件穩定性。調節（C5H6N）2MnBr4和C5H6NMnCl3熒光粉比例可以得到一系列色坐標連續可調的暖白光LED，同時(shí)將其應用于背光顯示后，實(shí)現了色坐標接近104%的NTSC 1931色域覆蓋率。該工作將推動(dòng)基于新型發(fā)光鈣鈦礦材料的低成本LED照明和背光顯示的產(chǎn)業(yè)化應用。

相關(guān)成果于2021年3月2日以“Stable and Bright Pyridine Manganese Halides for Efficient White Light-Emitting Diodes”為題在國際知名材料學(xué)期刊《Advanced Functional Materials》雜志（影響因子：16.836）上在線(xiàn)發(fā)表。南京大學(xué)現代工程與應用科學(xué)學(xué)院為論文第 一單位；本文通訊作者為現代工程與應用科學(xué)學(xué)院的鄧正濤教授；所指導的博士生胡光才為本論文第 一作者。