蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院（FUNSOM）研究團(tuán)隊(duì)在近紅外電致發(fā)光領(lǐng)域取得關(guān)鍵進(jìn)展：通過離子液體介導(dǎo)的表面重構(gòu)工藝，將鈣鈦礦量子點(diǎn)近紅外LED的峰值外量子效率（EQE）提升至24.8%，并大幅緩解高亮度下的效率滾降問題。該成果于2026年5月7日發(fā)表于《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light Science & Applications）第15卷第1期（文章編號(hào)221），標(biāo)志著國產(chǎn)高校在新型光電材料產(chǎn)業(yè)化路徑上邁出實(shí)質(zhì)性一步。

研究聚焦長期制約鈣鈦礦量子點(diǎn)近紅外LED實(shí)用化的技術(shù)瓶頸——效率滾降（efficiency roll-off）。傳統(tǒng)器件在電流密度升高、輻射亮度超過5 W sr?1 m?2后，EQE通常下降30%以上，主因是量子點(diǎn)表面缺陷態(tài)增多導(dǎo)致載流子非輻射復(fù)合加劇。團(tuán)隊(duì)提出“離子液體介導(dǎo)表面重構(gòu)策略”，核心是將1-甲基-3-丙基咪唑碘鹽（MPII）引入量子點(diǎn)配體交換與成膜工藝。MPII并非簡單包覆劑，而是在原位反應(yīng)中同步完成兩件事：一是鈍化量子點(diǎn)表面未配位鉛離子和鹵素空位，將陷阱態(tài)密度降低至原有水平的1/2；二是形成一層厚度約1.2 nm、兼具離子導(dǎo)通與電子阻擋特性的動(dòng)態(tài)保護(hù)層，使薄膜電導(dǎo)率提升10倍。這一過程無需高溫退火或真空沉積，兼容溶液法大面積制備。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證顯示，器件在10 W sr?1 m?2高輻射亮度下仍維持約20% EQE，為目前報(bào)道中鈣鈦礦量子點(diǎn)近紅外LEDZui低的效率滾降幅度。團(tuán)隊(duì)同步制備了900 mm2（30 mm × 30 mm）大面積器件，平均效率達(dá)20%，證明該工藝具備向中試產(chǎn)線放大的可行性。所用近紅外發(fā)射峰位于850 nm，半峰寬（FWHM）為42 nm，滿足生物組織穿透窗口（700–900 nm）及硅基探測(cè)器響應(yīng)匹配要求；同時(shí)其調(diào)制帶寬實(shí)測(cè)達(dá)120 MHz，高于常規(guī)有機(jī)LED，可支撐高速光學(xué)加密信號(hào)傳輸。

對(duì)采購與選型的實(shí)際影響

該技術(shù)尚未進(jìn)入量產(chǎn)階段，但已明確指向兩類終端應(yīng)用的光源升級(jí)路徑：一是活體小動(dòng)物熒光成像系統(tǒng)中的激發(fā)光源模塊，當(dāng)前主流采用850 nm VCSEL或InGaAs LED，前者成本高、驅(qū)動(dòng)復(fù)雜，后者EQE普遍低于15%且熱穩(wěn)定性差；二是基于光學(xué)物理不可克隆函數(shù)（PUF）的信息加密硬件，需高亮度、窄譜寬、快速響應(yīng)的近紅外光源。中國生物醫(yī)學(xué)設(shè)備廠商若考慮替代進(jìn)口VCSEL模組，需重點(diǎn)關(guān)注MPII材料的批次穩(wěn)定性——其純度直接影響量子點(diǎn)表面重構(gòu)均一性，建議在供應(yīng)商審核中增加離子液體金屬雜質(zhì)（Pb、Fe、Ni）含量檢測(cè)項(xiàng)（限值應(yīng)≤10 ppb）；同時(shí)注意該工藝對(duì)ITO/PEDOT:PSS陽極層的兼容性，避免MPII殘留引發(fā)界面腐蝕。

江蘇實(shí)驗(yàn)室成果背后的產(chǎn)業(yè)適配邏輯

長三角地區(qū)是全球近紅外光電器件重要集散地，蘇州擁有完整的LED封裝、光學(xué)鏡頭與生物成像整機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈。本地企業(yè)如蘇州長光華芯、常州中科摩爾已布局VCSEL芯片代工，但上游高效近紅外發(fā)光材料仍依賴進(jìn)口量子點(diǎn)分散液（如美國QD Laser、德國NNL）。FUNSOM此次工藝突破的價(jià)值，不在于立即替代現(xiàn)有供應(yīng)鏈，而在于提供一條避開專利壁壘的國產(chǎn)化路徑：MPII屬常溫離子液體，國內(nèi)已有數(shù)家化工企業(yè)（如安徽安德科、浙江盛達(dá)）具備百公斤級(jí)合成能力，且其分子結(jié)構(gòu)未落入主流量子點(diǎn)鈍化專利權(quán)利要求范圍。這意味著下游封裝廠可聯(lián)合高校進(jìn)行工藝轉(zhuǎn)移，繞過海外廠商對(duì)配體工程的核心專利封鎖。

需提醒的是，該器件壽命數(shù)據(jù)尚未披露。鈣鈦礦材料在高濕度、高偏壓條件下的衰減機(jī)制仍未完全解決，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試多在氮?dú)馐痔紫鋬?nèi)完成。若面向醫(yī)療設(shè)備或工業(yè)加密終端應(yīng)用，必須驗(yàn)證其在IEC 60601-1醫(yī)用電氣安全標(biāo)準(zhǔn)下的長期工作穩(wěn)定性，以及是否滿足MIL-STD-810H中關(guān)于溫度循環(huán)與濕熱試驗(yàn)的要求。當(dāng)前階段，更現(xiàn)實(shí)的落地場(chǎng)景是作為科研級(jí)光源模塊，用于高校與研究所的光學(xué)加密原型機(jī)開發(fā)或小動(dòng)物成像平臺(tái)升級(jí)，而非直接替換臨床設(shè)備中的成熟光源。

產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)集中在量子點(diǎn)墨水的環(huán)境穩(wěn)定性控制與MPII摻雜濃度的工藝窗口收窄——濃度偏差±0.3 wt%即導(dǎo)致薄膜針孔率上升15%，進(jìn)而引發(fā)局部擊穿。這要求涂布設(shè)備具備亞微米級(jí)厚度在線監(jiān)測(cè)能力，也意味著現(xiàn)有LED產(chǎn)線需加裝閉環(huán)反饋模塊才能適配該工藝。