近期复旦大学陆明教授和王松有教授研究团队成功开发了一种新型低电阻率硅纳米晶薄膜，并显著提高了其发光效率。该薄膜的电阻率仅为1.6×10^-4Ω·m，远低于传统硅纳米晶体薄膜的电阻率。利用第一性原理计算，研究团队确定了该薄膜中红、绿、蓝三原色发光的硅纳米晶体界面态，分别为Si=O、Si-NH₂和Si-OH。

理论计算的硅量子点表面悬挂键与-H、-OH、-NH2、-O结合后的发射光谱（上图）与硅量子点中H（a）、OH（b）、NH2（c）和O（d）的分子轨道（折叠能带）。线条的颜色表示态密度的大小（DOS）；颜色越深，DOS越多。（下图）

  在此基础上，团队采用NH₃和H₂O气氛对薄膜进行钝化处理，通过增加界面态的数量，显著提升了薄膜的光致发光强度、发光量子产率、电致发光强度和净光学增益。经过10天钝化处理后，薄膜的发光效率得到了大幅提升，其中光致发光强度、荧光量子产率、电致发光强度和净光学增益分别提高了4.6倍、4.2倍、4.0倍和3.0倍。这一成果为开发高亮度硅基发光二极管和激光器奠定了基础，并为硅基通用白光照明及光子集成芯片的进一步发展提供了关键的技术支持。

不同钝化条件下硅纳米晶薄膜的发光性质

  本工作发表在Appl. Phys. Lett.上，文章的第一作者为博士生马凤阳负责双拥工作，周健同学负责第一性原理计算工作，王松有和陆明为通讯作者。项目得到了上海市科委科技攻关项目（No. 22JC1400300）和国家自然基金（No. 62075044）和张江复旦国际创新中心的支持。

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