光学・フォトニクス：電気的に生成された励起子による調整可能なランタノイドのエレクトロルミネッセンス

ランタノイドナノ結晶は、狭帯域発光、高い色純度、組成による出力の調整性など、エレクトロルミネッセンス（EL）への応用に独特な利点をもたらす。しかしその絶縁性がキャリアの輸送や注入に難題をもたらし、それらの電気駆動型オプトエレクトロニクスデバイスへの応用を阻んでいる。今回我々は、一連の官能基化された2-(ジフェニルホスホリル)安息香酸（ArPPOA）で被覆されたフッ化ランタノイド絶縁体ナノ結晶（4 nm、NaGdF₄:X、XはTb³⁺、Eu³⁺またはNd³⁺）からの高効率ELを実証する。これらの配位子は、ドナー–ホスフィンオキシドアクセプター・ハイブリッドを特徴とし、カルボキシル配位部位とP=O配位部位を持っていて、配位子内電荷移動特性を調節することによってランタノイドナノ結晶のルミネッセンスを効果的に増感する。超高速分光研究によって、ArPPOAとランタノイドナノ結晶との強い結合が系間交差（ISC、< 1 ns）とナノ結晶への高効率三重項エネルギー移動（最高96.7％）を促すことが明らかになった。我々はまた、ナノ結晶中のドーパントの組成と濃度を注意深く制御することによって、デバイスのアーキテクチャーを変えずに広範な多色ELも実現し、Tb³⁺については5.9％を超える外部量子効率を達成した。この配位子により官能基化されたナノ結晶プラットフォームは、絶縁体ナノ結晶系における励起子制御のためのモジュール型戦略をもたらし、分光学的に精密なエレクトロルミネッセンス材料への経路を提供する。

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