近期，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結構研究所/閩都創(chuàng )新實(shí)驗室的陳學(xué)元團隊涂大濤研究員等在國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目和區域創(chuàng )新發(fā)展聯(lián)合基金等項目支持下，成功研發(fā)出CuInSe2:Zn2+（CISe: Zn2+）基高效近紅外量子點(diǎn)熒光粉，并首次將其應用于Micro LED（圖1）。
圖1、高效CISe:Zn2+@ZnSe近紅外量子點(diǎn)熒光粉及其Micro LED應用示意圖
研究團隊通過(guò)精準設計CISe: Zn2+納米晶中的Cu/In和Zn/In組分比，實(shí)現了發(fā)射峰從750 nm至1150 nm的寬范圍調控；包覆ZnSe殼層后，材料的穩定性和發(fā)光效率得到顯著(zhù)提升，近紅外絕對量子產(chǎn)率高達92.8%。
基于此，團隊制備了光轉換mini-LED，通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗條件，實(shí)現了量子點(diǎn)在封裝膠中的均勻分散，有效避免了聚集熒光猝滅問(wèn)題，近紅外輻照通量高達88.7mW@350mA，為目前已報道無(wú)毒近紅外量子點(diǎn)光轉換LED的最高值。
同時(shí)，器件表現出優(yōu)異的穩定性：雙85老化（85 ℃和85%的濕度）72小時(shí)后，可維持94.5%的發(fā)光效率；25-150 ℃循環(huán)變溫10次之后，仍能保持初始發(fā)光效率的98.2%。
進(jìn)一步地，團隊與福州大學(xué)合作，利用電流體噴印技術(shù)，將CISe:Zn2+@ZnSe熒光粉應用于近紅外Micro LED。通過(guò)掃描電鏡和原子力顯微鏡等證實(shí)所制備的微發(fā)光陣列形狀規則、尺寸可調，無(wú)咖啡環(huán)和拖尾等現象；特別地，藍光芯片點(diǎn)亮后，陣列發(fā)出很強的近紅外光信號，發(fā)光像素點(diǎn)直徑最小為3.7 μm，遠優(yōu)于目前商業(yè)化噴墨打印水平（10-30 μm）。
基于該量子點(diǎn)熒光粉的優(yōu)異性能，團隊噴印出10 × 10 mm的圖案，局部放大的陣列呈現良好的重復性和穩定性（圖2）。該工作為開(kāi)發(fā)高效近紅外納米熒光粉及其Micro LED應用提供了新的思路，也為發(fā)展近紅外微納器件和柔性電子設備奠定了良好基礎。
相關(guān)成果以全文形式在線(xiàn)發(fā)表在A(yíng)dvanced Materials（Adv. Mater.2024,36, 2311011），該論文的第一作者是中國科學(xué)院福建物構所/福州大學(xué)聯(lián)培博士研究生廉緯，通訊作者為中國科學(xué)院福建物構所/閩都創(chuàng )新實(shí)驗室涂大濤研究員、朱浩淼研究員和陳學(xué)元研究員，以及福州大學(xué)楊開(kāi)宇副教授。
圖2、（a）制備Micro LED示意圖。Micro LED陣列的（b-c）掃描電鏡圖、（d-e）近紅外熒光圖像和（f-i）原子力顯微鏡圖�；贛icro LED陣列噴印的（j）熒光圖案和（k-m）局部放大熒光圖像
此前，陳學(xué)元團隊在近紅外熒光材料的設計、合成及應用中已取得系列重要進(jìn)展。例如，開(kāi)發(fā)出CuInSe2基高效近紅外二區發(fā)光量子點(diǎn)生物探針，并將其應用于循環(huán)腫瘤細胞檢測和腫瘤靶向實(shí)時(shí)成像（Nano Today2020,35, 100943）；采用荷移躍遷敏化策略，實(shí)現了在Cs2NaInCl6基質(zhì)中高效的稀土離子近紅外發(fā)光（Adv. Sci.2022,9, 2203735）；通過(guò)局域對稱(chēng)性調控，發(fā)展了Cs2(Na/Ag)BiCl6: Yb3+, Er3+近紅外熒光粉，并應用于近紅外成像（Angew. Chem. Int. Ed.2022,61,e202205276）；利用陷阱調控策略，開(kāi)發(fā)了紫外-可見(jiàn)-近紅外全光譜可調的長(cháng)余輝及光激勵稀土摻雜Cs2NaGdF6熒光粉（Matter2023,6, 4261）。（來(lái)源：中國科學(xué)院福建物質(zhì)結構研究所）
