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2021年研究进展系列之8:我院纳米光子学团队在Fe3+掺杂CsCdCl3钙钛矿中极化磁激子的强黄光发射研究中取得进展
2021-03-25 09:53 邹炳锁 

近日,我院纳米光子学团队邹炳锁教授指导硕士研究生葛帅刚等同学,完成了以“Strong Yellow Emission of Polaronic Magnetic Exciton in Fe3+ -Doped CsCdCl3 Perovskites”为题的研究论文,论文近日被物理学顶级期刊《Applied Physics Letter接收 该研究工作得到了广西自然科学基金重点项目广西壮族自治区八桂学者奖励计划经费资助。

论文链接:见附件

论文作者:葛帅刚、魏启麟、贾文勇、梁毅、彭成煜、田野、邹炳锁*

钙钛矿材料的电子结构与物性多年来颇受关注, 金属卤化物钙钛矿材料在光电器件中的潜在应用近年引起人们的广泛兴趣但其发光机制复杂多样,引人入胜

铁基材料由于自旋关联和磁耦合存在很少能做发光材料,也就是铁离子掺杂半导体很少能发出强光,并且在过去的报道中铁掺杂的无机卤化物钙钛矿材料中的PLQY较小然而本团队之前曾在卤化铅的掺杂三价铁的结构中发现了强的双光子吸收导致的发光和强的非线性光学效应,论文发表于JPCL2018SY Zou et al.,, Fe(III)的自旋耦合参与卤化铅带边的自旋轨道耦合劈裂发挥了重要作用 这次本团队更进一步, 通过简单的水热法成功地获得了Fe3+掺杂的六角钙钛矿结构的CsCdCl3粉末,实验证明其铁离子成对占据镉氯八面体层间的镉离子位置,增强了其晶格扭曲势(deformation potential)导致的电声子耦合,导致其本征自束缚激子效应显著增强,从而产生非常强的黄光发射,PLQY高达63.22% 同时材料还由于铁离子对的铁磁耦合存在导致铁磁性

本文其创新成果主要体现在其光致发光显著增强,是由于晶格中铁-离子对的铁磁耦合在晶体内导致了磁极化子形成,磁极化子效应增强了Fe3+-Fe3+的局域d-d跃迁成对激发与自束缚激子的耦合,这一机制有可能为设计更多新钙钛矿光电材料提供思路, 此外,材料的室温铁磁性和强发光共存有可能在纳米光子和自旋电子器件中有更多的应用。


附件【20210218--manuscript01---gsg.pdf已下载
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