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科学研究

我院潘跃晓教授指导的研究生黄叶鑫在国际刊物Inorganic Chemistry上发表学术论文

发布时间:2022-05-19    来源:化学与材料工程学院    作者:    点击次    [点击关闭]

 

无机卤化物钙钛矿具有可见光区域内发光可调、光致量子发光效率高和色域宽等优异光电特性,在固态照明、显示器等领域有广阔的应用前景。为了进一步推进该类材料的实际应用,研究人员希望在保持此类材料结构的同时,能够降低其缺陷密度与提高光电效率,同时毫米级尺寸无机卤化物钙钛矿发光单晶有望在大功率白光LED等领域取得应用。

近日,温州大学潘跃晓教授指导的研究生黄叶鑫以无机卤化物钙钛矿CsCdCl3为基质,通过Mn2+离子掺杂,诱导CsCdCl3钙钛矿晶体结构收缩,随着Mn2+掺杂浓度的进一步增加,导致向CsMnCl3.2H2O的结构转变,进而研究了掺杂浓度引发对与相变而引起了发光性质变化的规律。通过调节Mn2+掺杂浓度,可调控晶格畸变程度进而实现了发射波长从570 nm640 nm的移动,并阐述了CsCdCl3:Mn2+的发射机理。CsCdCl3:Mn2+360、370、420、440 nm不同的激发波长下,均呈现单一的橙红色发光,由此可推测在晶体内只存在一种发射格位,并且该结果可能归因于Mn2+(4T1(G)-6A1(S))轨道跃迁,从而呈现典型的橙红色发光。

密度泛函理论(DFT)计算结果显示,CsCdCl3中的Cd2+Mn2+取代之后,改变CsCdCl3的电子结构,从而改变其光物理性质,掺杂后CsCdCl3:Mn2+的光吸收明显增强,这对提高光致发光效率具有重要意义。此外, Mn2+掺杂浓度超过90%时,占主导地位的Mn2+会诱导晶体从三维的CsCdCl3转变为一维的CsMnCl3.2H2O,引起了光谱性能的显著变化。以上结果揭示了Mn2+离子掺杂与CsCdCl3晶体结构相变行为的内在联系,探讨了钙钛矿晶体中掺杂诱导相变的机制。最后,基于此材料独特的激发特性,其可适配于商用的紫外和蓝光芯片,从而制备出高性能的白色发光二极管(WLEDs)。因此,开发更新颖的无机卤化物钙钛矿晶体,解释其发光与结构转变的机理,拓展其实际应用仍是当前研究的热点问题。

这一研究结果以“Large spectral shift of Mn2+ emission due to the shrinkage of crystalline host lattice of the hexagonal crystals CsCdCl3 and phase transition”为题发表在《Inorganic Chemistry》,并入选为封面文章。温州大学作为第一通讯单位,化学与材料工程学院2020级硕士研究生黄叶鑫为第一作者,潘跃晓教授为通讯作者。 相关工作受到国家自然科学基金(5217215)、浙江省重点自然科学基金(LZ20E020003, LQ22B010003)与温州市重点项目(ZG2020025)的资助。

 

原文链接:https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-AMX6DE5D2URDCBUI7U5X