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无论是光芒四射的太阳，还是一闪一闪的星星，夜晚的霓虹，草丛中的萤火虫，发光总能带给人无限的遐想和浪漫。而随着时代的发展、科技的进步，人们的生活越来越离不开光。 在南方，过了晚上十一点，夜生活才刚刚开始。路边闪着“烧烤”的彩灯像巨大的磁铁吸引着无数人的胃，三五成群的伙伴聚在一起或聊聊工作的烦恼，或分享生活的收获。酒足饭饱，刷会儿手机也几乎是每个年轻人的习惯。 你敢想象如果没有那个会亮起的屏幕，你的生活得失去多少乐趣？ 世界上的发光种类很多，不过，我们今天所说的“发光”是激子的一种有效失活行为。激子是固体中的一种基本的元激发，是由库仑互作用互相束缚着的电子-空穴对。根据自旋的不同，激子有单线态和三线态之分。 当激子被激发而处于高能激发态时，通常是不稳定的，如果它以辐射的方式释放能量重新回到稳定的基态，就会发光。简单来说，就像一个情绪激动的孩子在得到有效疏导平静下来的过程中，实现了自身的提高。而若要实现完全的激子利用，所有的单线态和三线态激子都需要辐射发光。 虽然发光很重要，但也不是所有材料都能实现高效发光。比如在一般的荧光材料中，只有单线态到基态的过程是允许的，而三线态到基态的过程就是自旋禁阻的。 随着科研人员的不懈努力，越来越多的能高效利用三线态的材料被不断发现。其中，得益于成本低、容易加工及优异的光电特性等优点，有机无机杂化钙钛矿材料受到广泛关注，而基于该类材料的发光二极管也极具成为下一代照明和显示元件的潜力。经过短短5年的发展，该类发光二极管的效率便突破至20%以上。 然而，一些绿光器件的效率却始终不尽人意。近期，科研人员对这类器件性能差的原因做出了解释。 科研人员比较了两类具有相似晶体性质，但含有不同有机组分的钙钛矿发光材料：一种是三线态能级比钙钛矿材料的三线态能级低，另一种是三线态能级比钙钛矿材料的三线态能级高。 通过分析，当采用的有机组分的三线态能级比钙钛矿材料的三线态能级低时，三线态激子会从钙钛矿材料转移至有机组分，从而造成三线态激子的非辐射损失；而采用比钙钛矿材料的三线态能级高的有机组分时，三线态激子会有效地限制在钙钛矿上，从而实现高的发光效率。 左图：紫外灯照射下强烈发光的钙钛矿薄膜；右图：发出明亮绿光的钙钛矿器件 此外，科研人员还在一些特定的钙钛矿体系中发现，原本自旋禁阻的三线态激子也能够转换为辐射发光的单线态激子，从而使得在有机无机杂化钙钛矿器件中实现100%的激子利用成为可能。通过选择合适的有机组分，科研人员最终制备了能够高效俘获利用三线态激子的钙钛矿发光二极管，获得了12.4%的电光转换效率，提高了器件效率。 来源：中国科学院长春应用化学研究所 |
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