南理工曾海波團隊2021年代表性成果

曾海波

國家杰出青年基金獲得者，國家萬人計劃領軍人才，英國皇家化學會會士，美國光學會會士，新型顯示材料與器件工信部重點實驗室創始人，南京理工大學材料學院院長。

長期從事低維半導體與光電器件研究，包括半導體發光量子點與顯示技術，二維半導體與集成電路技術，吸波材料與隱身技術。先后主持國家重點研發計劃項目課題、國家自然科學基金重點項目、國防科技創新特區項目、江蘇省教改重點課題。獲授權發明專利45項，以第一或通訊作者發表Nature Photonics、Nature Communications (8)、Advanced Materials (25)等期刊論文235篇，SCI引用40,000余次，H因子105，ESI高被引論文45篇，單篇引用超過1000次5篇，獲Nature、Nature Nanotechnology等專題評論18次，被國際同行評價為“first”、“initiated”、“developed”、“opened”等50余次，2017年以來連續入選科瑞維安全球高被引科學家、愛思維爾全球2%頂尖科學家，獲中國照明學會LED首創獎金獎、安徽省科技獎一等獎、江蘇省高校科技獎一等獎、江蘇省教學成果獎一等獎。現任中國儀表功能材料學會常務理事，中國顆粒學會發光顆粒專委會主任，江蘇省顆粒學會、照明學會、材料學會副理事長，《無機材料學報》、Nature集團《Advanced Materials and Devices》副主編。

新型顯示材料與器件工信部重點實驗室

由曾海波教授創建于2013年，2016年獲工信部認定。實驗室瞄準超高清超高速顯示和寬頻多頻吸波隱身卡脖子技術需求，聚焦半導體微納結構與電磁波相互作用（吸收、激發、發射）共性關鍵科學問題，創新激發態調控基礎理論和新型顯示與隱身技術，包括半導體及能量轉換設計、半導體量子點發光材料、LED及TFT顯示技術、吸波材料與隱身技術研究。實驗室承擔了軍民重要項目20余項，建立了包含5名國家級人才的科研團隊，建設了包含半導體材料設計、合成、器件加工、光電測試的研究平臺，在銻烯理論設計、鈣鈦礦量子點室溫合成、鈣鈦礦量子點QLED器件等方向持續創新，產生了重要的影響力。

2021年，團隊代表性研究進展如下：

研究工作1：基于鈣鈦礦結構相變的高效白光QLED?(Nature Photon., 2021, 15(3): 238-244.)

白光電光源作為照明與顯示領域的共性基礎元器件，其研究水平決定了未來節能照明和高清顯示等領域的發展趨勢。當前的白光電光源正經歷著傳統藍光LED背光型向縱向疊層（O/QLED）和橫向微陣列（Micro LED）等新一代技術演進過程。然而，這些技術無一不是基于多顏色發光中心的共同發光來實現白光電光源，從本質上存在如何實現多顏色發光中心共同電致發光，以及載流子如何在多顏色發光中心均衡分配的關鍵性問題。鑒于鈣鈦礦近年來所展示出的原料及制備低成本、光電及電光轉換高量子效率、柔性工藝兼容等優勢，這里，我們提出了一種新型的鈣鈦礦白光電致發光機制：基于鈣鈦礦結構相變誘導的“相變協同光電效應”。在以往的研究中，鈣鈦礦CsPbI₃通常表現出兩種性能迥異的相：具有優異光學活性的黑相α-CsPbI₃和非光學活性的黃相δ-CsPbI₃。我們在實驗中偶然發現，黑相和黃相共存時，會引發兩相之間的光電協同效應。具體表現為具有良好載流子輸運性能的α-CsPbI₃會輔助δ-CsPbI₃進行載流子的傳輸，最終發射出寬光譜光，而α-CsPbI₃本征的紅光發射又很好地補充了δ-CsPbI₃寬光譜的紅光缺失部分，最終實現明亮高效的單層電致白光。經過系統完善的探索，我們通過精確設計兩相比例，實現了載流子的可調分配，并最終實現輸出可調的高效電致白光，外量子效率達6.5%，最大亮度為12200 cd m^-2。這一“鈣鈦礦高效電致白光”新思路有望促進新一代照明顯示白光電光源的發展，既促進對低成本、高性能等傳統特征白光LED的研發，又促進對立體、透明、柔性照明顯示等新一代白光電光源的探索，將在鈣鈦礦與照明顯示交叉領域引起新一波研究熱潮。

?研究工作2：具有高光產額、高輻照和溫度穩定性以及長波長發光的新型零維金屬鹵化物閃爍體?(Nat. Commun. 2021, 12 (1), 3879)

通常人們認為具有自陷態激子（STE）的材料由于較大的斯托克斯位移可以實現較高的輻射發光效率，經過深入研究輻射發光機理我們發現，由于射線激發過程與通常光致發光過程存在較大差異，STE可能并不是理想的輻射發光方式。為此，通過在原閃爍體中構建新的超快輻射復合發光中心以截斷STE過程，在564 nm的發射波長下獲得了~67000 ph/MeV的超高光產額，這是目前非稀土材料的最高值。此外，穩定的基質和激子的熱活化作用使該閃爍體在77 K-433 K的超大溫度范圍內，或在333 K下接受輻照總劑量2590 Gy后，仍然保持了其初始發光強度的71%和95%。最后，基于該閃爍體材料和砷化鎵PVD制備了高效穩定的核電池，其輸出功率相對沒有閃爍體時提高了237%，在長時間工作下效率幾乎沒有衰減。

?研究工作3：首次實現高密度類神經形態視覺傳感芯片(Nat. Commun. 2021, 12 1798)

視覺系統對生物體的生存和競爭都必不可少，開發人工視覺系統的挑戰是雙重的，既要重新創建動物系統的靈活性、復雜性和適應性，又要通過高效率計算和簡潔的方式來實現它。目前的人工視覺系統功耗高、尺寸大、成本高，相比而言，人類視覺系統能平行地處理大量的信息，而每個突觸活動所耗費的能量僅為1-100飛焦耳。因此，將圖像感測、存儲和處理功能集成到器件的單一空間，并針對連續模擬亮度信號實時處理不同類型的時空計算，對實現神經形態人工視覺系統意義重大。基于前期在鈣鈦礦量子點缺陷態種類及濃度調控方面的研究基礎，使用半導體性碳納米管和鈣鈦礦量子點的組合作為神經形態視覺系統的有源敏感材料，通過高密度（1024）像素陣列的構筑，實現了高靈敏類神經視覺成像系統（響應度和探測度分別達到了5.1×10⁷?A/W和2×10¹⁶?Jones）。該系統集成了光傳感、信息存儲和數據預處理等功能，成功實現了視覺圖像強化學習過程。例如在多次觀察（光照）下可以表現出清晰的圖像，而觀察較少時間或次數情況下圖像變得模糊。這是第一次通過高集成度物理器件陣列方式，實現超弱光脈沖（1 μW/cm²）響應，并完成神經形態強化學習的案例，這些結果對于試圖模仿生物視覺處理的人工視覺系統具有重要的啟發意義。

?研究工作4：實現高效噴墨打印鈣鈦礦量子點發光二極管的通用三元溶劑墨水策略 (Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202107798)

鈣鈦礦量子點發光二極管因其在發光二極管 (LED) 和照明領域的廣闊應用前景而備受關注，其小面積旋涂器件紅綠效率已經超過20%。當前，藍光效率、電致發光器件穩定性問題、像素圖案制備技術等是制約這一新興發光技術邁向產業化應用的最大障礙。對于下一代電致發光量子點 (QD) 顯示器，噴墨打印技術已被認為是最有前途的低成本和大規模制造圖案化量子點發光二極管 (QLED) 的技術之一。因此，開發高質量和穩定的量子點墨水是推動該技術走向實際應用的關鍵一步。

基于噴墨打印技術，以墨水印刷流變學系統為基礎，結合蒙特卡羅模擬（Monte Carlo simulations）詳細論證了如何開發出高質量和穩定鈣鈦礦量子點墨水。通過這種量身定制的三元無鹵溶劑（萘烷、正十三烷和正壬烷）配方，獲得了高分散性和穩定性的CsPbBr₃量子點墨水，其印刷適性和成膜能力遠優于二元溶劑（萘烷和正十三烷）體系，從而產生質量更好、表面缺陷更少的鈣鈦礦量子點薄膜。經過多角度實驗研究，相關機制表明，與對照二元相比，將低沸點溶劑（正壬烷）添加到鈣鈦礦量子點油墨中可以大大抑制量子點聚集并加速溶劑蒸發以及抑制咖啡環效應。因此，基于該三元溶劑墨水在噴墨打印的綠光鈣鈦礦QLED中實現了創紀錄的8.54%的最大外量子效率 (EQE) 和 43883.39 cd/m²的最大亮度，遠高于基于二元溶劑的器件 (EQE～2.26%）。此外，三元溶劑系統在噴墨打印的紅光和藍光鈣鈦礦QLED以及鎘(Cd)基 QLED 中表現出普遍適用性。這項工作展示了一種為高效噴墨打印QLED以及未來其他溶液加工電子器件量身定制通用溶劑墨水系統的新策略。

?研究工作5：構建發光波長精確調控的鈣鈦礦陰離子交換模型 (Adv. Funct. Mater. 2021, 2106871，DOI: 10.1002/adfm.202106871)

無機鈣鈦礦量子點是近年來有望成為下一代顯示材料的新興半導體發光材料之一，由于其良好的量子限域效應以及極窄的發光峰半峰寬而成為近年來的熱點材料之一。然而，面對發光波長需要滿足一定的顯示要求這一必要條件，鈣鈦礦材料由于成分調節困難而使其發展受到了阻礙。如何調控鈣鈦礦材料激發出所需的標準顯示色光也成為了近年來鈣鈦礦領域的重點研究課題之一。

由于鈣鈦礦材料的成分可調節能力和大的缺陷容忍度，鈣鈦礦材料的發光波長可以覆蓋整個可見光范圍，理論上僅通過改變材料中陰離子的比例就可以實現簡單的發光波長自由調節，因此鈣鈦礦材料是非常理想的顯示材料候選者之一。但當研究涉及到對其陰離子成分的精確調控時，實際過程卻面臨著表面陰離子難以被準確替代的困難。面對這一困難，結合鈣鈦礦量子點離子晶體的獨特性質與極性溶劑對離子晶體強大的吸引力，本工作提出了極性吸附策略（Polar Adsorption Strategy）來降低鈣鈦礦量子點的陰離子表面結合能，輔助原位陰離子交換過程的發生。通過理論計算與實驗相結合，成功驗證了這一想法。實驗結果表明，通過精確控制極性溶劑的用量，可以實現對鈣鈦礦陰離子含量的精確控制，從而達到對陰離子交換反應的精確調控，最終實現了對發光波長達到1-2 nm精度的可控調控。本工作構建的發光波長精確調控的鈣鈦礦陰離子交換模型對鈣鈦礦材料合成中的離子交換和光譜調控等行為的內在機制進行了深入的探索和解釋，在鈣鈦礦混合鹵素體系的紅綠藍等多個波段發光體的合成制備上具有指導意義。

?研究工作6：交聯鈍化策略構筑高效穩定鈣鈦礦LED?(Adv. Funct. Mater., 2021, 2011003)

CsPbX₃作為發光材料的紅、綠、藍純三基色發光二極管(LEDs)在寬色域全彩顯示器領域中顯示出巨大的潛力，無機鈣鈦礦基發光二極管(PeLEDs)的外量子效率(EQE)得到了極大提升和突破。然而，器件的工作穩定性極差，除了水、氧、光、熱等外部因素的影響之外，電場強，膜層薄，一載電壓進入，幾處離子漂泊，工作器件在電場作用下的離子遷移會導致器件工作壽命迅速衰減，尤其是對于具有較高效率的器件而言，鈣鈦礦中的離子遷移會更加嚴重，較長的工作壽命則更難獲得，提高高效率LED器件的工作壽命成為目前面臨的一個主要挑戰。本工作將老化器件的上層電極層和傳輸層處理掉，對裸露的鈣鈦礦發光層進行了測試，發現器件中離子遷移帶來的Br和Cs的不均勻分布，Br^-的情況則更為嚴重，這是因為鈣鈦礦中Br^-的活化能更低更易發生遷移。因此，抑制電場作用下Br^-的離子遷移，提高LED器件的工作壽命成為亟需研究并解決的問題。

本工作針對上述問題，提出了一種交聯鈍化的策略，即在CsPbBr₃中引入二甲基丙烯酰胺（MBA），在完成空位鈍化的同時實現在鈣鈦礦晶界處的配體交聯，抑制Br-的遷移，提高載流子在電場激發狀態下的輻射復合效率，獲得了高效且穩定的綠光鈣鈦礦LEDs，實現了16.8%的最高EQE和208小時（初始亮度100 cd m^-2）的工作壽命。原位/非原位機制研究表明，這種交聯可以提高鈍化基團與未配位Pb²⁺的結合能以及Br^-的活化能，從而抑制電場作用下配體的脫離和Br^-在晶界間的遷移。該交聯鈍化策略為構筑高效穩定的鈣鈦礦基光電器件提供了一種有效的方法。

?研究工作7：結合白光LED領域發展，對單一發光層型白光電致發光做出了新的總結和展望?(Light: Science & Applications, 2021, 10 (1), 1-16)

白光電光源作為照明、顯示等領域的一個關鍵性的基礎元器件，其開發進程決定了光電信息時代的更新演進，因此如何更有效的實現更高效的白光LED，是一個重要的課題，也是眾多研究人員的 “熱點”，我們也一直在思考和探索這個方向，形成了一些觀點和想法:我們認為，單層發光層，有望成為一種“化繁為簡”的方法，從發光原理到器件結構設計上，簡化白光LED的技術制程，實現更為高效的發光，我們稱之為SEL-WLED。

通過本工作的調研和分析，我們提出：多發光中心共存的發光材料應用于SEL-WLEDs是照明WLED技術發展的一個重要方向，具有光明的前景。一方面，單一材料具有多顏色發光中心能夠簡化傳統紅綠藍混合WLED的制備制程，在材料成本上和工藝成本上都具有優勢；另一方面，單一材料實現全可見光范圍的寬譜發光，這能夠更加真實的模仿太陽光，能夠更加契合人類生理和心理需求，實現健康照明。

?研究工作8：白光鈣鈦礦LED研究進展、機遇及挑戰 (ACS Nano 2021, 15, 11, 17150–17174）

隨著全球氣候變暖、能源短缺、環境污染加劇，低碳節能的照明技術在世界范圍內備受關注。發光二極管(LED)已問世數十年，因其高發光效率和長壽命而被認為是目前最理想的照明技術。此外，隨著現代科技的發展，需要更高性能、更多功能的照明技術。由于鈣鈦礦具有非凡的光電特性，例如高光致發光量子產率 (PLQY)、波長可調和低成本合成，基于鈣鈦礦的LED最近已成為照明技術的理想候選者。鑒于此，團隊于ACS Nano刊發白光鈣鈦礦LED研究進展綜述。通過介紹白光LED的背景，包括其發光機制、典型特性和應用中的關鍵指標來開啟這篇綜述。然后，討論和比較了四種主要的白光LED制造方法。隨后按照四大類重點介紹白光鈣鈦礦LED的近期進展，接下來探討了白光鈣鈦礦LED在實際應用中的挑戰和機遇。同時，針對他們所面臨的挑戰，提出了一些針對性的對策。最后，探討了白光鈣鈦礦LED的發展前景。

我們認為，白光鈣鈦礦LED在效率、穩定性和毒性方面面臨著不同的挑戰，但在低成本、簡單的技術和多功能潛力對未來的照明應用非常有吸引力。此外，我們預計多功能和智能化將是未來照明技術的趨勢，這是白光鈣鈦礦LED的獨特優勢。總之，未來機遇與挑戰并存，困難與希望并存。

?研究工作9：基于二維鈣鈦礦的取向生長調控，實現300-1050 nm寬波段偏振探測器?(Adv. Mater., 2021, 33, 2003852)

光身為一種電磁波，除了波長、強度這些信息，偏振也是其一種特殊的“指紋”信息。以光的偏振態進行的探測被稱作偏振探測，在傳統光探測的基礎上，偏振態信息的加入可以使得探測圖像具有更高的對比度，且可以更有效地抑制探測目標所處的背景噪音。因此，偏振探測技術在各領域都得到了廣泛的應用。除了使用光學設備實現的偏振，從材料角度，偏振的實現可以通過光學活性層的圖案化加工，或者直接采用2D材料，如過渡金屬硫化物材料來實現。但是，這會帶來制備方式復雜、成本高以及較低的電學性能等問題。

本工作提出了一種基于二維鈣鈦礦的取向生長調控的寬波段偏振探測器：（1）采用基于苯乙胺的鉛錫混合鈣鈦礦PEA₂MA₄(Sn_0.5Pb_0.5)₅I₁₆作為吸光層，從而拓寬光譜響應范圍；（2）NH₄SCN和NH₄Cl作為添加劑，一方面起到調節鈣鈦礦晶粒定向生長的作用，使得準二維鈣鈦礦薄膜獲得優異的偏振性能；另一方面又起到調節結晶質量及表面形貌的作用，使得基于此制備的器件有著出色的光電性能。基于該二維鈣鈦礦制備的偏振探測器展現出了優良的偏振性能，同時也具備靈敏的相應、較高的帶寬以及快的響應速度。同時，本工作也演示了基于此探測器的偏振成像，表明了該器件的實用性。

?研究工作10：微型多光譜探測器 (Adv. Mater.,2021, DOI: 10.1002/adma.202108408)

智能光電芯片在通信、成像、科學分析等集成功能的空前繁榮中迫切需要小型化的多光譜探測器。然而，多光譜探測器需要復雜的棱鏡光學或干涉/干涉濾光片進行光譜識別，這阻礙了小型化和它們隨后集成在光子集成電路中。受計算成像技術進步的啟發，我們研制出了一種無光學組件的小型化多光譜探測器。該小型化多光譜探測器是由直徑為30 μm的4 mm梯度帶隙MAPbX_3?微線組成。通過精確的成分工程，MAPbX₃微絲中的鹵化物離子從Cl到I變化，導致光學帶隙沿軸從2.96到1.68 eV逐漸變化。MAPbX₃微線上的傳感單元提供450 nm至790 nm的響應邊緣，響應率超過20 mA/W，-3dB寬度超過450 Hz，LDR 為~60 dB，噪聲電流小于~1.4?10^-12?A?Hz^–0.5。因此，該衍生的微型探測器實現了多光譜傳感和識別的功能，光譜分辨率為~25 nm，失配率為~10 nm。基于此，我們成功地進行了概念驗證彩色成像，以進一步證實其在光譜識別中的應用。

?研究工作11：加壓合金化方法合成高質量銻烯?(Adv. Funct. Mater., 2021, 2102766)

單質銻烯作為二維材料家族中的新成員，近年來引起了人們的極大關注，但較高的化學活性和較窄的層間通道已經影響了將其從塊體材料剝離出來的產物質量。為了克服這些固有缺陷，在液相剝離法（LPE）的基礎上，提出了一種加壓合金化方法：在正丁基鋰和內壓的作用下，在塊體β相銻的邊緣區域預鋰化形成Li₃Sb合金中間體。質子化過程將液態溶液中的Li₃Sb轉化為氣態的銻化氫（SbH₃）)，使其具有向上的浮力，同時層間通道的吸熱張開有利于后續的LPE。結果表明，β相銻被有效地剝離成銻烯納米片，基底平面結構保持良好(橫向尺寸約為3 μm，厚度小于2 nm)。最后，高質量的銻烯經HCl簡單處理后，使得Na⁺沿基面擴散，從而表現出良好的電容去離子性能，在超低NaCl濃度(135 mg L^-1)下，其吸附鹽量為31.4 mg g^-1。該工作的提出有望推動高質量銻烯在能源、電子領域的應用。

?研究工作12：高開態電流的二維隧穿場效應晶體管的器件構架調控策略（Nano Energy 2021, 81, 105642）

近年來隨著摩爾定律延續速度放緩，構筑不同于傳統硅基晶體管的新型先進電子器件成為后摩爾時代的關注熱點。作為未來電子器件的候選者之一，隧穿場效應晶體管（TFET）憑借其極低的亞閾值擺幅和功耗等優勢，成為超越摩爾定律的一個突破點并吸引了研究者們廣泛的關注。然而低的開態電流成為限制TFET在高性能器件中應用的關鍵難題。本工作以二維磷化硼（BP）為模型，通過引入多種不同的器件結構并結合大量的性能測試比較，提出一種器件架構設計策略，揭示了各種架構的內在隧穿機制，指導并調控了TFET器件中的載流子隧穿概率，并顯著提升TFET器件的開態電流，從而滿足其在高性能器件中應用的需求。對于5nm的BP基TFET，spacer與pocket架構的引入有效的提升了其載流子隧穿概率并減小了隧穿能量窗口，實現了窄溝道TFET開態電流的顯著提升，達到1506 mA/mm。此外，在構架策略指導下的BP基TFET的各項器件性能指標均能滿足國際半導體路線圖對高性能器件的性能要求。本工作提出的器件構架策略有望實現TFET在后摩爾時代高性能器件中的應用。

?研究工作13：高態密度的銻烯擴展MOSFET的溝道微縮極限（IEEE Transactions on Electron Devices, 2022, Accepted）

二維電子材料因其原子級的均一厚度、光滑且無懸掛鍵的表面，具有優異的靜電控制能力，有潛力推動CMOS器件進一步微型化。近十年來，二維電子材料與器件的發展取得了令人矚目的進展，如MoS₂、磷烯、InSe和Bi₂O₂Se等表現出。然而，隨著通道進一步縮小到5nm以下，源漏直接隧穿效應是一個嚴重的挑戰，這會加劇泄漏電流和功耗。根據Wentzel-Kramers-Brillouin隧穿模型，量子隧穿概率與帶邊色散密切相關。近年來，第五主族銻烯由于優異的電子結構引起了人們的廣泛關注。特別是，銻烯的價帶邊是由5p軌道構成。銻烯本身獨特的二維平面結構、而且p軌道電子態在實空間中有明顯的取向差異，因此面內的p_x，p_y軌道組成輕空穴帶、面外取向的p_z軌道組成重空穴帶。通過施加應變可以實現兩種能級的交換，將具有高態密度特征的重空穴帶的能量提升，成為價帶頂。鑒于此，我們利用第一性原理的方法研究了高態密度銻烯在亞5納米MOSFET中的器件中的應用潛力。與具有較低態密度的本征銻烯相比，高態密度的銻烯在亞5納米MOSFET中具有更好的開關特性。即使溝道長度減小到1.5 nm，源漏隧穿電流也可以抑制在0.1 μA/μm以下；當溝道長度減小到2.2 nm，開態電流仍然可以達到900 μA/μm以上，滿足高性能應用的要求。本工作證明了高態密度二維材料在超短二維電子器件中的應用潛力，為進一步突破晶體管器件的尺度微縮提供了理論指導。

?研究工作14：表面能差異放大策略各向異性生長高長徑比鈣鈦礦納米線?(Adv. Funct. Mater., 2021, 2101966)

一維鈣鈦礦納米線具有高各向異性特征，在高靈敏光探測器、偏振發光、生物眼、激光器、微納光源等領域具有潛在的應用，制備高質量鈣鈦礦納米線具有實際的意義。然而，由于鈣鈦礦具有高對稱性的晶體結構，其低指數晶面之間的表面能差異極小，而低指數晶面之間表面能差異的大小直接決定了晶體各向異性生長的能力。因此，采用溶液法直接各向異性生長超長全無機鈣鈦礦單晶納米線充滿挑戰。

本工作報道了一種一鍋法生長長徑比超過10⁵的單晶CsPbBr₃鈣鈦礦線的方法，產率高達70%。提出了一種依賴于化學勢的表面能差異放大策略來調節長成表面和正在生長表面的表面能，鈣鈦礦納米線的各向異性生長源于對反溶劑擴散動力學的調節和金屬鹵化物鹽傳質動力學的控制。結合理論模擬證明利用這種方法兩個低指數晶面的表面能差異可以放大50倍。此外，制備的鈣鈦礦納米線具有高達4923 A/W的光探測響應度，外量子效率超過13784%，探測率超過3.6×10¹³。這項工作不僅揭示了表面能主導的CsPbBr₃鈣鈦礦納米線各向異性生長機制，而且闡明了動力學調節在生長過程中的重要作用，為離子類型化合物的低維晶體生長打開了新的窗口。

?研究工作15：高效的全色氮化硼量子點柔性顯示器?(ACS Nano 2021, 15, 9, 14610)

六角形氮化硼量子點由于其無金屬性質，具有良好的光學性能，引起了光電子學領域的廣泛關注。然而，迄今為止，將其光致發光調制到長波長區域一直是一個巨大的挑戰。因此，本工作通過在不同溶劑中摻雜不同的氨基配體，首次實現了全彩發射（420-610 nm）的氮化硼量子點。這種從藍色、綠色、黃綠色、黃色到紅色的顏色變化歸因于可通過胺度調節的表面狀態。其中，藍色氮化硼量子點的量子產率已經達到了32.27%的記錄，并且罕見的黃綠色氮化硼量子點也被成功合成。鑒于本身良好的散熱能力和高透明度，所制備的全彩氮化硼量子點在高溫下的透明柔性顯示和安全標簽方面展現了巨大的應用潛力。

此外，2021年，團隊繼續堅持科教融合發展理念，以光電顯示等卡脖子技術創新為育人載體，推動原創性科研成果進課程、重大科研項目進課堂、重點科研平臺支撐大學生創新創業，連續兩次獲批主持江蘇省高等教育教改重點課題，獲得江蘇省高校科技成果獎一等獎、江蘇省教學成果獎一等獎、江蘇省一流課程。