北京科技大学 · 材料科学与工程学院

光功能材料与器件实验室

Optical Functional Materials & Devices Laboratory

光是信息、能量和美的载体。我们以化学构造 — 物理机制 — 材料应用为研究层次,研究光功能与光电功能材料的组分 — 结构 — 性能关系,探索可调控光的新材料。

3位
教授 / 博导
137篇
SCI 论文(按年度归档)
88人
在读及已毕业研究生
4个
主要研究方向

研究方向

RESEARCH DIRECTIONS
化学构造 · 物理机制 · 材料应用
光

光功能材料与器件

面向半导体照明 LED 的发光材料、面向太阳能电池的光谱转换材料、节能显示用蓄光材料,以及半导体照明封装技术与新型光电器件。

算

材料第一性原理计算

以基于密度泛函理论的量子力学计算为主要手段,研究材料的结构力学、光学及输运性质。侧重聚变堆结构材料、锂离子电池材料、新型半导体与发光材料、生物医用钛铌合金。

半

新型硫属半导体

新型硫属半导体功能材料的合成与性能表征,探索其光电特性与器件化应用潜力。

寿

构件寿命预测与控制

特殊金属构件的寿命预测与控制,结合材料计算与服役行为评估,服务重大工程安全需求。

科研成果推荐

RESEARCH HIGHLIGHTS
8 项代表性成果 · 面向照明、显示、成像与探测
01

高效宽带近红外发光材料的研发及应用

近红外光人眼不可见、穿透能力强、对分子有特征吸收,在农业、食品与生物医学领域应用广泛。近红外 pc-LED 是最理想的宽带近红外光源,Cr³⁺ 掺杂高效宽带近红外发光材料的研发具有重要意义与广阔前景。

指标
  • 发射波长 ≥ 700 nm
  • 内 / 外量子效率 ≥ 50% / 30%
  • 发光热稳定性 I423K/I80K ≥ 50%
适用夜视生物成像食物无损检测室内植物照明
02

超长近红外长余辉发光材料的研发及应用

近红外长余辉材料在停止光激励后仍能长时间发光,成像时可消除外界激发光的影响、大幅提高信噪比,在生物成像、标记示踪与防伪等领域前景广阔。

指标
  • 发射波长 ≥ 700 nm
  • 余辉时间 ≥ 24 h
适用生物成像标记示踪防伪
03

Ce³⁺/Eu²⁺ 掺杂的白光 LED 用氮化物荧光粉

为满足高显指白光 LED 对暖色调发光粉的需求,氮化物荧光粉得到广泛研究。Ce³⁺/Eu²⁺ 掺杂赋予其更长波长的暖色调发光,更高的结构刚性带来卓越的化学与发光热稳定性,商业价值突出。

指标
  • 激发光谱匹配蓝光芯片(~450 nm)
  • 红 / 橙色发光带
  • 发光热稳定性 > 80%@150 ℃
适用高显指白光 LED 封装
成效完成国家“973”计划目标,授权多项国家发明专利,发表 SCI 论文 16 篇。
04

紫光激发的全光谱白光 LED 用多色荧光粉

全光谱白光 LED 旨在人工模拟类太阳光谱,获得超高显指健康光源。能被紫光有效激发的高性能荧光粉种类稀少,我们基于晶体结构与发光性能的构效关系,开发出紫光激发的多色高性能荧光粉并实现超高显指器件封装。

指标
  • 400–420 nm 紫光激发
  • 450–500 nm 蓝 / 青光发射
  • 外量子效率 ≥ 50%
  • 热猝灭特性 ≥ 80%@120 ℃
  • WLED 器件 Ra ≥ 95
适用超高显指全光谱 WLED 封装
成效授权多项国家发明专利,发表 SCI 论文 4 篇。
05

基于 UCr₄C₄ 结构和 SiAlON 结构的窄带荧光粉

LCD 背景光源的色域决定显色质量,发现窄带高效荧光粉是关键。通过在刚性好的 UCr₄C₄ 与 SiAlON 结构中掺入 Eu²⁺,实现了一系列高效窄带荧光粉。

指标
  • 效率 ≥ 80%
  • 热稳定性 ≥ 80%@150 ℃
  • 半峰宽 ≤ 45 nm
适用LCD 宽色域背景光源
成效发表论文 5 篇(含 Adv. Mater. 2018、Angew. Chem. 2018)。
06

新型智能响应型发光材料的创制与应用探索

刺激响应型光致发光材料在信息存储与开关器件中潜力巨大。压力是最易获得的外部刺激,光是最易识别记录的信号,开发对机械力刺激表现出可逆发光响应的双稳态材料是该领域的主要挑战。

指标
  • 研磨与静水压力下具有可逆的刺激响应发光“开”和“关”
适用防伪压力碰撞测试温度感应
07

新型有机-无机杂化金属卤化物发光材料与 LED 应用

有机-无机杂化金属卤化物带隙可调、吸收系数高、载流子寿命长、迁移率高;替代有机阳离子与卤素离子带来极大的结构与性能可调性,特别适用于固态照明。

指标
  • 显色指数 > 95
  • 抗热猝灭性能优良
适用LED 发光器件温度显示
08

新型杂化半导体非线性光学材料创制与性能

有机-无机金属卤化物具有 0D / 1D / 2D / 3D 结构通用性,金属卤化物单元是激光波长转换非线性光学晶体的良好微观结构单元;而宏观非线性光学需非中心对称结构,开发高品质非线性光学晶体十分重要。

指标
  • 具有 SHG 性能
  • 稳定性优良
  • 非中心对称结构
适用激光变频电光开关军事领域

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