1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100864
3 3.浙江大学 材料科学与工程学院, 杭州 310027
间接带隙的Cs2NaBiCl6双钙钛矿材料具有近红外宽波段发射特性, 但低发光效率限制了其在近红外发光领域的应用。本工作通过共沉淀法快速制备微米级尺寸的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+双钙钛矿晶体, 实现了近红外荧光增强, 并系统研究了其光学吸收、光致发射(PL)、光致激发(PLE)、时间分辨光致发光和荧光量子效率(PLQY)等光学性能。共沉淀法制备的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+的光学带隙为3.06 eV。在350 nm紫外光激发下, 可以观察到峰值位于680 nm的近红外宽峰发射, 这源于自陷激子发光。通过引入Tm3+作为新的发光中心, 实现了810 nm波段的近红外发光增强, 在780~830 nm波段荧光量子效率(PLQY)从1.67%提高到11.77%, 提高了6.05倍。在650~900 nm波段, Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+的近红外PLQY高达25.22%。本研究证明了共沉淀法快速制备的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+钙钛矿作为新型近红外光源材料的可行性。
近红外发光 自陷激子 共沉淀 双钙钛矿 Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6 near-infrared emission self-trapped excitons coprecipitation double perovskite Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6
近年来, 新兴的铅卤化物钙钛矿材料由于其高荧光量子产率(PLQY)、高色纯度、带隙可调等特性, 在光电子器件应用方面受到了广泛的关注。然而, 重金属铅的毒性严重阻碍了其大规模的生产和商业化发展。因此, 开发低毒性的无铅钙钛矿材料成为该领域亟待解决的问题。本文采用高温热注入法制备了一种无铅铜基卤化物Rb2CuBr3材料, 系统探究了原料中Rb+/Cu+量的比和反应时间对合成Rb2CuBr3的纯度和结晶质量的影响。透射电子显微镜显示合成的Rb2CuBr3微观特征为一维棒状形貌, 这与其固有的一维晶体结构相符。此外, 制备的Rb2CuBr3材料表现出明亮的紫光发射(390 nm), PLQY高达91.75%。进一步, 采用温度依赖的光致发光(PL)和时间分辨的PL测试, 证实了该材料较大的斯托克斯位移和宽的发射光谱来源于自限域态激子相关的辐射复合。整体来讲, 这种具有高效发光特性的无铅Rb2CuBr3材料在未来的照明及显示等领域具有巨大的应用潜力。
无铅铜基卤化物 热注入 紫光发射 荧光量子产率 自限域态激子 lead-free copper-based halides hot injection violet-light emission photoluminescence quantum yield self-trapped excitons
Author Affiliations
Abstract
School of Optical and Electronic Information and Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Two-dimensional (2D) perovskites exhibit broadband emission due to strong exciton–phonon coupling-induced self-trapped excitons and thus would find important applications in the field of white-light emitting devices. However, the available identifying methods for self-trapped excitons are currently rather limited and complex. Here, we identify the existence of self-trapped excitons by Raman spectroscopy in both excited and non-excited states. Under excited states, the shifting of the Raman peak indicates the presence of the lattice distortion, which together with the extra Raman scattering peak reveals the presence of self-trapped excitons. Our work provides an alternative simple method to study self-trapped excitons in 2D perovskites.
self-trapped excitons 2D perovskite Raman spectrum excited states Chinese Optics Letters
2021, 19(10): 103001
1 中山大学 物理学院, 广州 510275
2 中国科学院 上海硅酸盐所, 上海 201800
3 广州瑞迪爱生科技有限公司, 广州 510653
为了分析材料在低温下的陷阱能级, 获得更多有关缺陷结构的信息, 研制了一套由STM32微控制器为核心的低温热释光发光谱测量系统。 设计了低温样品室,采用液氮冷却样品; STM32通过控制加热电流, 实现样品以恒定速率升温, 从而获得低温热释光发光曲线或三维热释光谱。温度测量范围为85~400 K, 升温速率范围为0.1~10 K/s。设计了由STM32控制X射线及紫外光源的驱动电路, 用于样品的激发。采用高灵敏度CCD实现对三维热释光谱的测量, 采用单光子计数器获取二维热释光发光曲线。利用该系统测试了(Lu,Y)2SiO5∶Ce3+(LYSO∶Ce3+)单晶闪烁体与SrSO4∶Dy3+粉末样品的热释光谱及辐射发光光谱。观察到LYSO∶Ce3+在108, 200, 380 K左右的热释光峰, 发光波长位于390~450 nm之间, 是明显的宽带峰。在低温下由于基质的自陷激子(STE)发射所形成的发射峰在166 K时发生猝灭。在309 K时, Ce3+发射峰展宽为单一发射峰; SrSO4∶Dy3+发光峰温度为178, 385 K, 发光波长由Dy3+离子的能级跃迁决定, 在480, 575, 660, 750 nm处呈现窄带发光峰。结果表明, 系统人机交互界面友好, 实验数据可靠, 智能化程度高, 操作简单。
低温热释光 辐射发光 自陷激子 缺陷结构 low-temperature thermoluminescence(TL) LYSO LYSO radioluminescence(RL) self-trapped excitons(STE) defect structure
