【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學院大連化學物理研究所超快時間分辨光譜與動力學研究組(1110組)研究員金盛燁團隊在正二價錳離子(Mn2+)摻雜的單一CsPbCl3鈣鈦礦微晶中，通過改變激發(fā)條件，成功實現(xiàn)了連續(xù)、可逆、寬范圍、高穩(wěn)定性的發(fā)光顏色調(diào)控，發(fā)現(xiàn)錳離子摻雜鈣鈦礦單晶熒光動力學調(diào)控機理。
CsPbX3(X=Cl-, Br-, I-) 鈣鈦礦材料因其具有相對穩(wěn)定的理化性質(zhì)、較高的熒光量子產(chǎn)率和連續(xù)可調(diào)的半導體能帶結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，在發(fā)光器件等領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿Α４饲埃P(guān)于鈣鈦礦材料發(fā)光顏色調(diào)控的研究，主要集中于控制納米晶生長尺寸以及調(diào)整材料鹵素離子的種類和相對比例上。然而，在這些材料中，熒光發(fā)射波長與其結(jié)構(gòu)組成一一對應，如需對發(fā)光顏色加以調(diào)節(jié)，則需要改變材料的化學組成，或需要同時使用多種材料實現(xiàn)發(fā)光顏色的調(diào)控，給實際應用造成了不便。
該研究團隊報道了Mn2+摻雜的CsPbCl3微晶，通過內(nèi)部能量轉(zhuǎn)移過程，實現(xiàn)了激子(藍色)和Mn2+離子(橙色)的雙波長熒光發(fā)射。在不改變材料化學組成的前提下，通過改變激發(fā)光強度，在單一微晶中，成功實現(xiàn)了對發(fā)光顏色連續(xù)、可逆、寬范圍的調(diào)控。此外，該團隊利用時間分辨光譜和溫度依賴性實驗，證實了在Mn2+摻雜CsPbCl3微晶中，激子向Mn2+的能量轉(zhuǎn)移是通過一些淺缺陷態(tài)作為媒介實現(xiàn)的，在高激發(fā)功率下Mn2+熒光強度的飽和來源于這些缺陷態(tài)的飽和。該材料在空氣中表現(xiàn)出了較高的光穩(wěn)定性，可實現(xiàn)超過14小時、300次以上的連續(xù)可逆光譜調(diào)節(jié)操作。考慮到其顏色連續(xù)、可逆、寬范圍調(diào)控的發(fā)光特性和光穩(wěn)定性，Mn2+摻雜CsPbCl3微晶有望在微納發(fā)光器件中得以應用。
上述工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃“納米科技”重點專項和中科院戰(zhàn)略性先導科技專項(B)“能源化學轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”的支持。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc.)上。
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