东华大学王连军教授、福建师大陈大钦教授《AFM》：创纪录热导率的高亮高稳CsPbBr₃ Y₂O₃透明陶瓷开启激光驱动应用新时代

摘要：针对高功率激光驱动器件中卤化物钙钛矿材料易分解、热管理困难等挑战，东华大学王连军教授团队与福建师范大学陈大钦教授团队合作，开发出

针对高功率激光驱动器件中卤化物钙钛矿材料易分解、热管理困难等挑战，东华大学王连军教授团队与福建师范大学陈大钦教授团队合作，开发出高亮高稳的CsPbBr3 @Y2 O3 透明陶瓷材料。该研究采用原位模板辅助固相反应结合放电等离子体烧结技术，首次实现卤化物钙钛矿纳米晶在高稳、高热导陶瓷基体中的稳定封装。该复合陶瓷在85 ℃/85%RH的高温高湿环境中保存288小时性能无衰减，水中浸泡30 天仍保持优异发光性能。此外，团队发现一种氧诱导的发光增强现象，通过超氧化物的吸附消除纳米晶表面缺陷，使前驱体粉体量子产率提升至90%，最终获得的透明陶瓷兼具56%的高量子产率和8.7 W·m-1·K-1的创纪录热导率。基于此材料构建的激光投影系统实现225流明的高亮度和1 17 % NTSC的广色域，可见光通信系统更实现38.7 MHz带宽与167 Mbps数据传输速率。该研究成果于近日以“Ultra-Stable CsPbBr3 @Y2 O3Translucent Ceramic with aRecord-High Thermal Conductivity for Laser-DrivenApplications”为题发表在《Advanced Functional Materials》。第一作者为东华大学博士研究生潘泽晟。

图1. CsPbBr3 @Y2 O3 透明陶瓷的制备流程示意图

图2. CsPbBr3 @Y2 O3 前驱体粉体的物化性能及发光性能表征

图3. CsPbBr3 @Y2 O3 前驱体粉体中氧诱导发光增强现象的机理解释

图4. CsPbBr3 @Y2 O3 复合陶瓷的物化性能及发光性能表征

图5 . CsPbBr3 @Y2 O3 陶瓷在激光投影系统中的应用演示

图6 . CsPbBr3 @Y2 O3 陶瓷在可见光通信系统中的应用演示

总结：本研究通过陶瓷基体的物理限域与氧诱导的缺陷调控策略，有效解决了CsPbBr3 纳米晶在高温烧结与环境耐受性方面的稳定性难题，为环境敏感材料在大功率领域的应用提供了范式。所开发的CsPbBr3 @Y2 O3 复合陶瓷不仅具备光热协同优势，其独特的宽激发带与窄发射峰特性，结合纳秒级荧光寿命，也使其在多种光电器件应用中展现出显著优势。研究团队在激光投影与可见光通信系统中验证了其实际应用潜力，并成功揭示了前驱体粉体中CsPbBr3 纳米晶表面氧诱导缺陷钝化的机制，为卤化物钙钛矿材料的稳定性优化提供了新思路。

未来工作可进一步探索不同陶瓷基体与卤化物钙钛矿体系的兼容性，优化材料的光热协同性能，并推动其在微型激光光源、高密度光通信模块等场景中的集成测试。该材料的制备策略或为其他易分解光电材料的高温封装提供参考，助力高功率器件的小型化与可靠性提升。