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2024年学术进展系列之40:我院“纳米光子学”团队在有机无机杂化金属卤化物的发光调控方面取得进展
2024-06-13 10:51  

近日,我院曾若生教授团队在有机无机杂化金属卤化物的发光调控方面取得进展。研究成果以论文Temperature-dependent self-trapped exciton emission in Cu(I) doped zinc-based metal halides from well-resolved excited state structures的形式发表在国际知名期刊《Nano Research(中国科学院大类分区2区,影响因子为9.9)

低维铅基卤化物因其吸收系数大、光致发光量子效率高、带隙可调等优势,在发光二极管、闪烁体、传感等多个领域得到了广泛的研究。然而,铅的毒性限制其在显示和固态照明中的广泛应用,寻找具有相似光电特性的替代材料势在必行,而无铅金属卤化物基于其优良的光电子性质具有重要潜力。 通常,获得无铅卤化物的策略是用无毒金属离子代替Pb2+。目前,红色(630-650 nm)和绿色(520-530 nm)无铅卤化物LED逐渐发展成熟,外部量子效率超过20%。相比之下,基于无铅卤化物的天蓝色 (480-500 nm)LED发展缓慢,EQE大多保持在2%以下。因此,探索天蓝色发光的无铅卤化物材料具有重要意义。

针对天蓝光钙钛矿遇到的发光效率低、含有有毒元素等问题,曾若生教授团队提出利用缓慢蒸发溶剂法制备具有天蓝色自陷激子发光的无铅金属卤化物Cu+:(MA)2ZnCl4的策略。发现Cu+的引入导致 486 nm 处的宽带自陷激子发射,效率达到54.9%,半峰宽约为75 nm,温度能显著影响Cu+掺杂(MA)2ZnCl4的光学性能。在低温下,Cu+掺杂(MA)2ZnCl4表现出双发射的特征,表明三重激发态势能表面上可能存在两种激发态结构,并对其结构进行了解析。此外,利用Cu+:(MA)2ZnCl4在低温处的两次发射与温度相关的不同变化规律,拟合了温度传感器,Sr 1.65 %K-1。这种具有天蓝色发射的新型无铅金属卤化物,为LED的发展提供了材料基础。



相关工作得到“国家自然科学基金”“广西自然科学基金”等项目经费的大力支持。


论文作者白云龙(硕士生)、张帅(博士生)、罗能能、邹炳锁、曾若生(通讯作者)

论文链接:https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-024-6664-8



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