近日，华中科技大学光学与电子信息学院、武汉光电国家研究中心唐江、罗家俊团队及合作者在《Nature Photonics》在线发表稀土白光电致发光研究成果。团队通过配体工程，在无铅CsEuI3纳米晶中实现白光构建与稀土发光中心电激活，制备出峰值外量子效率达8.3%的单组分白光LED，并将其单片集成至TFT驱动背板，研制出1.79英寸、256×256像素主动矩阵显示芯片。论文通讯作者为罗家俊教授、唐江教授，第一作者为李京徽、杨龙波和吴兴佑，第一完成单位为华中科技大学。
稀土材料具有丰富的光谱调控能力，但其局域发光中心与器件载流子注入过程耦合有限，电激活效率仍待提高。如何在同一材料体系中兼顾白光构建与高效电激活，是稀土发光器件走向集成显示的重要问题。
研究团队以CsEuI3纳米晶为核心材料。未经配体调控时，其蓝光发射峰位于472 nm，半峰宽约37 nm。引入mCP配体后，其与纳米晶表面Eu²⁺相互作用，使内部Eu2+保留蓝光发射，表面Eu2+产生互补的长波长宽带发射，两类通道协同形成白光。与此同时，mCP还可改善界面能级与电荷输运，并通过配体辅助激发促进稀土发光中心电激活。
图1配体工程协同调控CsEuI3纳米晶的白光发射与电激活
基于这一策略，CsEuI3@mCP单组分白光LED峰值外量子效率达8.3%，最高亮度达8941 nit，并具有微秒级电致发光响应。团队进一步采用真空沉积工艺，将器件直接集成至TFT驱动背板，制备出1.79英寸、256×256像素主动矩阵显示芯片，实现像素独立控制和动态视频播放；结合滤色片后，可显示不同颜色图案，色域范围超过NTSC标准色域面积。
图2单片集成稀土显示芯片及其动态视频、滤色片辅助彩色显示演示
该研究将稀土纳米晶配位调控、白光电致发光与主动矩阵集成相结合，为稀土发光材料应用于集成显示提供了新的材料与器件路径。器件寿命、滤色光利用效率和像素尺寸仍需进一步优化。
本研究得到国家自然科学基金、重点研发计划及欧盟玛丽居里学者项目支持。感谢华中科技大学分析测试中心、上海同步辐射光源线站，以及国科大杭高院、上海光机所合作者提供支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41566-026-02039-2
