暨南大學&澳大利亞斯威本科技大學Adv. Funct. Mater.：新型無鉛雙鈣鈦礦發光晶體

引言

金屬鹵素鈣鈦礦材料憑借其優異的半導體特性在太陽電池、發光、光探測等領域引起了廣泛關注。然而，傳統鉛基鈣鈦礦的毒性問題阻礙了其商業化進程，特別是在發光和顯示等領域。

成果簡介

基于此，暨南大學信息科學技術學院新能源技術研究院范建東研究員和李聞哲副研究員課題組聯合澳大利亞斯威本科技大學賈寶華教授和文小明教授報道了一系列基于不同銦離子（In³⁺）摻雜的全新無鉛鈣鈦礦單晶材料Cs₂AgFeCl₆:In。新型Cs₂AgFeCl₆雙鈣鈦礦材料的吸收光譜可拓寬至 800 nm，隨著In³⁺離子部分取代Fe³⁺離子，晶格畸變誘導了單晶的吸收藍移至 450 nm。同時，理論和實驗證明，隨著In³⁺離子含量增加，晶體的缺陷態密度降低，遷移率提高，發光效率提高了167倍。該工作為制備環境友好型鈣鈦礦光電和光伏器件提供了新的思路。相關工作發表在Advanced Functional Materials（AFM）雜志上“An Emerging Lead-Free Double-Perovskite Cs₂AgFeCl₆:In Single Crystal”，碩士生尹航和本科生冼業銘為共同第一作者，李聞哲副研究員和范建東研究員為文章共同通訊作者。

圖文導讀

圖1 不同生長階段的晶體形貌及極射赤平投影圖

圖（a）不同生長階段的晶體形貌

圖（b）晶體形貌模型及暴露晶面模型圖

圖（c）晶體的極射赤平投影圖

圖2 不同In摻雜比例的晶體照片及XRD譜圖。

圖（a）不同In摻雜比例的晶體照片

圖（b）不同In摻雜比例的晶體XRD譜圖

圖3 晶體的光學特性及能帶結構

圖（a）晶體粉末的光吸收譜圖

圖（b）單晶的能級結構圖

圖（c）歸一化的單晶熒光發射譜圖

圖（d）單晶的瞬態熒光壽命圖

圖（e）單晶的發光效率圖

圖（f）單晶的發光色度圖

圖4 器件模擬投射譜計算及載流子輸運模型圖

本文由作者團隊供稿。