深圳大學時玉萌團隊ACS Energy letters封面文章：Sb3+/Bi3+-共摻Cs2NaInCl6雙鈣鈦礦中實現高效雙發射可調白光

近年來，金屬鹵化物鈣鈦礦中“自陷態”（STE）的寬譜熒光發射引起了人們的廣泛關注。基于單一組分策略的寬譜熒光發射的白光LED可有效簡化器件結構，避免多組分策略中普遍存在的自吸收、色穩定性問題。然而，由于缺少可獨立調諧的熒光成分，冷暖可調白光仍難以通過單一寬譜發射實現。深圳大學微納光電子學研究院時玉萌教授課題組的周勃副研究員、劉澤向等人發現在Sb³⁺摻雜的Cs₂NaInCl₆雙鈣鈦礦中，除了明亮的寬譜“高能量”藍色熒光以外，還存在一個微弱的“低能量”黃色寬譜熒光，對應于一個處于“暗態”自陷態熒光。通過微量的Bi³⁺離子共摻雜策略，在不影響藍光強度的條件下，顯著的增強了Sb³⁺摻雜Cs₂NaInCl₆雙鈣鈦礦基質中的黃色熒光強度。在所制備的微米級單晶中實現了效率為～77%的雙發射白光。同時，通過改變Cs₂NaInCl₆基質中Sb³⁺和Bi³⁺離子的摻雜量可有效調節藍色和黃色熒光的相對強度，從而實現色溫可調白光。

【圖文導讀】

圖1.所制備Sb³⁺/Bi³⁺-共摻Cs₂NaInCl₆鈣鈦礦微晶的掃描電鏡EDS-mapping及其在自然光與紫外燈下的發光照片。

Cs₂NaInCl₆鈣鈦礦材料具有寬的光學帶隙，在260 nm到可見區幾乎沒有吸收，Sb³⁺/Bi³⁺摻雜后表現出類似于單原子吸收和激發行為，這為雙發射熒光的溯源提供了較大的方便。激發光譜數據顯Sb³⁺/Bi³⁺共摻Cs₂NaInCl₆雙發射白光中的藍色和黃色熒光部分均源自于[SbCl₆]^3-八面體，但對應不同的“自陷態”過程。藍色和黃色熒光的激發光譜存在著明顯的差別，說明他們來自于不同的能級。其中，藍色熒光的激發來自于Sb³⁺離子¹S₀到³P₂能級的躍遷，由于贗姜-泰勒效應劈裂成兩個峰。黃色熒光的激發光譜主要來自于Sb³⁺離子¹S₀到亞能級的躍遷，在Bi³⁺未摻雜前強度非常低，處于“暗態”。在Bi³⁺共摻雜后，藍光激發光譜中的兩個峰劈裂程度增加，并且兩個峰中心的間距隨著Bi³⁺的摻雜量的增加而變大，說明大半徑的Bi³⁺雜質增加了晶體的局部畸變，促進了黃色熒光“自陷態”過程。同時，理論計算表明Bi³⁺摻雜有效的促進了亞能級的生成，從而促進了黃色熒光的增強。

圖二.Sb³⁺摻雜, Sb³⁺/Bi³⁺共摻雜和Bi³⁺摻雜的Cs₂NaInCl₆晶體的激發與發射光譜表明共摻晶體中的藍色與黃色熒光均來自于[SbCl₆]^3-八面體。

圖三.Sb³⁺/Bi³⁺共摻Cs₂NaInCl₆晶體中對應于藍色熒光與黃色熒光的“自陷態”形成示意圖。

作者介紹：課題組負責人時玉萌教授，深圳大學特聘教授，2018年全球物理類高引學者，2019，2020年全球材料類高被引學者，長期致力于新型二維微納光電材料的可控制備及其在光電子器件、低能耗器件、柔性電子電路等方面的應用。在本領域取得了一系列重要進展，多項研究成果國際領先。目前已發表學術論文160余篇，總引用次數＞17，000次, h-index 44。以第一作者及通信作者在國際主流期刊發表多篇高影響力的論文包括：Science, Chemical Reviews, Chemical Society Reviews, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Advanced Optical Materials, Nano Letters, ACS Nano, Small等，獲美國專利，中國發明專利多項。

周勃博士，畢業于吉林大學超硬材料國家重點實驗室，現為深圳大學時玉萌課題組專職副研究員，長期從事高熒光產率無機鈣鈦礦材料的制備與應用。

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01442

B. Zhou, Z. X. Liu, S. F. Fang, H. Z. Zhong, B. B. Tian, Y. Wang, H. N. Li, H. L. Hu, Y. M. Shi, Efficient White Photoluminescence from Self-Trapped Excitons in Sb³⁺/Bi³⁺-Codoped Cs₂NaInCl₆ Double Perovskites with Tunable Dual-Emission, ACS Energy Lett. 2021, 6, 3343?3351.

本文由作者供稿。