合肥工業(yè)大學(xué)在非鉛金屬鹵化物發(fā)光材料及信息加密研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，合肥工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院蔣陽(yáng)教授、童國(guó)慶教授團(tuán)隊(duì)與微電子學(xué)院許俊教授課題組合作，在非鉛金屬鹵化物發(fā)光材料及信息加密研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Structural Transformation-Engineered Yttrium-Based Lead-Free Metal Halides with Smart Tunable Luminescence via Self-Trapped Exciton and Lanthanide Ion Intrinsic Combined Emissions”為題，發(fā)表在材料領(lǐng)域期刊Advanced Functional Materials上，文章第一作者為材料學(xué)院博士生李俊春，通訊作者為童國(guó)慶教授、許俊教授和蔣陽(yáng)教授。
 

　　非鉛金屬鹵化物因其具有優(yōu)異的光學(xué)性能、卓越的穩(wěn)定性以及綠色環(huán)保等特性，近年來受到廣泛關(guān)注。此外，非鉛金屬鹵化物還可以通過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)光譜可調(diào)，進(jìn)一步拓展了其在半導(dǎo)體顯示照明及智能材料等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，目前關(guān)于結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變調(diào)控發(fā)光的非鉛金屬鹵化物材料的研究，主要聚焦于單一發(fā)光峰的調(diào)節(jié)，限制了其在更廣領(lǐng)域的應(yīng)用。
 

　　為此，合肥工業(yè)大學(xué)蔣陽(yáng)教授、童國(guó)慶教授團(tuán)隊(duì)與許俊教授課題組合作，創(chuàng)新性引入了“CsCl插入/剝離”過程調(diào)控策略，在Sb/Ln(Ln=Ce、Ho和Tb)共摻雜的零維Cs-Y-Cl金屬鹵化物體系中，實(shí)現(xiàn)了多發(fā)光中心協(xié)同作用下的智能可控發(fā)光。研究表明，該體系的發(fā)光行為主要來源于兩類機(jī)制的協(xié)同發(fā)射：一是銻離子(Sb)誘導(dǎo)的自陷激子(STE)發(fā)射，二是鑭系元素(Ln)本征能級(jí)躍遷產(chǎn)生的特征發(fā)射。通過對(duì)“CsCl插入/剝離”過程的精準(zhǔn)調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)Cs3YCl6: Sb/Ln與Cs4YCl7: Sb/Ln之間的可逆結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。這一結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變顯著影響了Sb相關(guān)的STE發(fā)射波段，使其在綠色(~538 nm)與黃色(~588 nm)之間可控切換，而Ln系離子的本征發(fā)射則不受結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的影響。因此，基于Cs-Y-Cl: Sb/Ln體系的組合發(fā)光呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的特點(diǎn)。此外，由結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變誘導(dǎo)的晶格自凈化過程有效調(diào)節(jié)了Cs3YCl6體系中的Sb/Ln摩爾比，從而進(jìn)一步影響Cs-Y-Cl金屬鹵化物的發(fā)光光譜峰形。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)成功利用摻雜后的Cs-Y-Cl金屬鹵化物作為發(fā)光材料，構(gòu)建了多種具有防偽與信息加密功能的圖案，展現(xiàn)出優(yōu)異的可讀性與高度的保密性能。上述研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省重點(diǎn)研究與開發(fā)計(jì)劃、安徽省自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)以及黃山學(xué)者優(yōu)秀青年人才計(jì)劃等項(xiàng)目支持。
 

　　圖1.Sb/Ce雙摻雜后Cs-Y-Cl金屬鹵化物發(fā)光材料在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中的晶體結(jié)構(gòu)變化和顏色調(diào)節(jié)規(guī)律

 

　　圖2.基于摻雜的Cs-Y-Cl金屬鹵化物發(fā)光材料在防偽、信息保護(hù)圖案和熒光復(fù)合薄膜中的應(yīng)用

 

　　近年來，蔣陽(yáng)教授、童國(guó)慶教授課題組在金屬鹵化物鈣鈦礦材料的合成及半導(dǎo)體光電器件構(gòu)筑(QLED、WLED、信息保護(hù))等領(lǐng)域取得系列性進(jìn)展，研究成果先后發(fā)表在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Interdisciplinary Materials等材料領(lǐng)域期刊上，其中2篇研究論文被選為封面文章發(fā)表。