第一作者：Jie Ren

通讯作者：Ying Wei & Hui Xu

通讯单位：黑龙江大学

论文DOI：10.1038/s41467-026-75381-2

全文速览

黑龙江大学许辉团队设计两种 D-A 配体修饰的 Cu4I4 双锥团簇 [CzDPPQ] 2Cu4I4、[PXZDPPQ] 2Cu4I4，利用吩恶嗪（PXZ）强给电子配体调控激发态空间分布，使最低 S1/T1 变为外层分子内电荷转移（nLCT）态、高能金属 - 配体电荷转移（nMLCT）被包裹在内层；该结构实现 51:49 近乎平衡的热活化延迟荧光 / 磷光双发射，薄膜光致发光量子产率达 93.6%；基于该团簇溶液加工红光器件峰值波长 620 nm，最大外量子效率 43.7%，刷新所有平面红光发光器件纪录，同时抑制三重子极化淬灭、效率滚降更低，器件寿命优于商用铱磷光材料，证实铜基团簇在全彩显示激子工程的巨大潜力。相关研究成果发表于《Nature Communications》上。

图文解析

图 1 团簇分子结构与激发态理论模拟。a 配体稳定金属团簇多类电荷转移态示意图，区分金属核内 3CC、金属 - 配体 nMLCT、配体内 nLCT、配间 ILCT 及辐射 / 非辐射跃迁路径；b 两类 Ar 取代 DPPQ 配体团簇化学结构，Ar 分别为咔唑 Cz、吩恶嗪 PXZ；c [CzDPPQ] 2Cu4I4、[PXZDPPQ] 2Cu4I4 单晶双锥金属核结构，标注 Cu-Cu、P-Cu、N-Cu 键长与二面角；d 自然跃迁轨道 NTO 模拟，左 [CzDPPQ] 2Cu4I4 为级联跃迁模式，右 [PXZDPPQ] 2Cu4I4 为交叉跃迁模式，标注振子强度、各激发态能级与系间窜越 / 反系间窜越通道。

图 2 团簇薄膜光物理性能。a 纯膜与 CBP 掺杂膜吸收、激发、光致发光光谱，对比三种团簇光谱红移差异；b 激发 - 发射二维映射图；c 时间分辨发光光谱与荧光衰减曲线；d 掺杂浓度、温度对辐射 / 非辐射速率、磷光 / 热活化延迟荧光占比的变化曲线。

图 3 团簇发光二极管器件光电性能。a 三层旋涂器件结构、能级图与各功能层分子结构；b 器件 CIE 色坐标、发光照片与电致发光光谱；c 电流密度 - 电压 - 亮度曲线；d 电流效率、功率效率、外量子效率随亮度变化曲线；e 已报道橙红光团簇器件最大 EQE 对比散点图。

图 4 器件激子动力学。a 薄膜光致发光与器件电致发光光谱半高宽对比；b 电压脉冲下瞬态电致发光衰减，插图展示脉冲结束发光尖峰；c 高低温时间分辨电致发光二维等高图；d 两类团簇激子 - 极化子作用机理对比示意图；e 器件发光角分布拟合曲线；f CBP:40% 高纯度深红光器件发光照片与光谱。

文献信息

Jie Ren, Xiudan Song, Chunlei Zhong, Jianan Sun, Xinjie Wang, Chunbo Duan, Chunmiao Han, Ying Wei & Hui Xu, Red electroluminescent Cu4I4 bipyramids with external quantum efficiency beyond 40%, Nature Communication, 2026.