【儀表網 研發快訊】2月6日，華中科技大學化學與化工學院張卓磊教授課題組在高通量光子器件領域取得重要進展：實現納米晶高溫“越熱越亮”，在 >400 K 高溫工況下仍顯著抑制熱淬滅、保持穩定輸出。相關成果以題為“Intrinsically Thermally Robust Nanocrystals for High-Flux Photonics”的論文發表在期刊Advanced Materials上。
隨著智能車燈Micro-LED、增強現實(AR)光引擎、光互連以及固態LiDAR等高亮度光子平臺快速發展，器件在高電流、高輻亮度下工作時會產生顯著自熱，結溫/熒光層溫度常常超過400 K。在這一溫度區間，主流膠體發光體系(II–VI、III–V、I–III–VI?、IV族量子點及鹵化物鈣鈦礦納米晶等)普遍出現發光效率快速衰減與色漂，導致光通維持、色度穩定和長期可靠性難以滿足應用需求。現有“外部包覆/封裝式”的熱穩策略(長鏈配體、聚合物基體、氧化物殼層等)往往帶來有機基體黃化、殼層聲子瓶頸、熱阻升高或界面缺陷復活等副作用，難以在高溫強工況下兼顧高效與穩定。如何將熱穩性從“外部防護”轉變為“材料內稟屬性”，成為高通量光子器件材料體系亟需突破的關鍵科學問題。
針對上述挑戰，課題組提出“晶格編碼(lattice-encoded)的內稟熱穩化學”新策略：以零維Sb³?摻雜Cs?LnCl?納米晶為平臺，利用受控升溫(controlled-ramp heating-up)合成在近熱力學平衡的擴散限制窗口內協同調控位點占據與缺陷化學，構建剛性、低聲子能的[ BX? ]³?孤立八面體單元，從源頭抑制多聲子弛豫與熱致非輻射損失；同時實現Å尺度深能級陷阱的可編程分布(約0.6–1.2 eV)，在升溫過程中通過“捕獲—釋放”循環將熱激活載流子回灌至輻射通道，形成陷阱補償型反熱猝滅，并可進一步耦合Ln3+ 4f能級級聯實現溫度不敏感的輻射躍遷。基于該機制，材料發射可在深紫到窄帶綠/黃之間調控，在約410 K附近實現顯著的高溫增強(最高可達室溫發光強度的約160%)且維持高發光量子效率(>93%)。
更重要的是，該內稟耐熱策略在器件端實現了“高電流—高溫—低色漂”的綜合性能：在1.4 A高驅動條件下(結溫約410 K)，器件光通維持率在50小時連續工作后仍保持在90%左右，并實現<1%的色度漂移；其高溫高通量工況下的穩定輸出顯著優于對比的傳統納米晶參考體系。該工作將熱穩性從外部包覆的工程優化提升為可設計、可外推的晶格/缺陷協同范式，為高通量固態照明、全彩顯示與高可靠光子感知等應用提供了可推廣的材料設計框架。
本研究得到國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金和華中科技大學交叉研究計劃等資助支持。華中科技大學為論文第一完成單位和通訊單位。化學與化工學院肖夏楚為論文第一作者，張卓磊教授為論文唯一通訊作者。
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