西北工业大学张燮教授团队 | 稀土化合物深紫外发光材料的高通量计算筛选

背景：深紫外发光二极管（LED）的核心材料目前主要局限于AlN及其合金，材料种类的匮乏成为技术发展的瓶颈。此前的研究为降低成本，主要筛选不含稀土的材料，而稀土化合物在深紫外波段的应用潜力尚不明确。研究目的：本研究旨在通过高通量计算筛选方法，从稀土化合物中寻找性能可与AlN媲美的潜在高效深紫外发光材料，并深入理解其电子结构特性。结论：研究成功筛选出Na3TmBr6和Na3LuBr6两种有前景的深紫外发光材料，其辐射复合速率与AlN相当。关键发现是，这类材料中普遍较大的空穴有效质量源于稀土元素4f轨道与阴离子p轨道之间的杂化作用，杂化越强，有效质量越大。通过分析卤素种类（如Cl与Br）对轨道能级匹配的影响，为通过调控电子结构来优化材料光电性能提供了重要的理论依据和设计准则。