近日,吉林大學肖冠軍教授、鄒勃教授聯合南方科技大學權澤衛教授和華中科技大學唐江教授在全無機非鉛雙鈣鈦礦體系發光機理方面的研究取得重要進展。通過引入壓力維度,利用高壓對物質晶體結構和電子結構的調控,解决了銦基雙鈣鈦礦高波數藍光起源的爭論,排除了自由激子複合因素,闡明了自陷單重態激子複合發光的物理機制,並進一步利用高壓驅動自陷激子三重態到單重態的反系間竄越,實現了壓力誘導深藍光輻射增强(CIE色標(0.16,0.06),很好地滿足Rec. 2020超高清顯示標準)。研究成果近期線上發表在《美國化學會志》上。
高壓驅動非鉛合金雙鈣鈦礦資料反系間竄越:實現高效深藍光發射新途徑
高壓作為一個特殊的熱力學參量和極端條件,能够有效調控資料的晶體結構和電子結構,為建立鈣鈦礦的結構-性質構效關係提供了重要研究手段。2020年,鄒勃教授課題組另闢蹊徑,提出了通過高壓解决常壓爭論的學術設想,對飽受爭議的Cs4PbBr6納米晶常壓下的發光起源問題進行了研究,並成功揭示了其常壓下的綠光輻射源於晶格內嵌的痕量CsPbBr3(相關工作發表於中國化學會旗艦刊CCS Chemistry 2020,2,71-80)。基於上述思想,課題組進一步通過系統的高壓穩態和瞬態光譜分析,針對銦基雙鈣鈦礦高波數處藍光起源的爭論進行了深入探索。
圖1.(a)壓力誘導反系間穿越促使NE輻射增强的原位光譜演變;(b)NE和BE歸一化螢光强度隨壓力的變化曲線;(c,d)不同壓力下發光對應的色標色溫圖以及發光照片。
常壓下,CNACB在585 nm具有一個極强的寬輻射發光BE,系統的研究表明該發光源於自陷三重態激子複合。此外,在435 nm處同樣發現一個較弱的發光NE。隨著壓力的新增,BE和NE發光峰同時藍移並且兩峰重疊程度逐漸增大。與此同時,BE强度逐漸减弱,而NE發光逐漸增强。色標圖顯示,隨著壓力的新增,CNACB從起始的暖白光連續調控到冷白光,最終轉變為深藍光。壓力作為一種“清潔”有效手段對CNACB進行調控,實現了高强度深藍光,這不僅為環境友好型高强度深藍光鈣鈦礦的製備提供新思路,同時也為NE發光機理的深入研究提供了可能。從常壓逐漸新增到5 GPa時,吸收峰隨壓力發生輕微的紅移,而NE則呈現持續的藍移,相反的變化趨勢有力地排除了NE源於自由激子複合發光以及缺陷發光。系統的穩態光譜以及時間分辨光譜分析表明,NE發光的根本機制源於自陷單重態激子複合發光。壓力誘導八面體收縮導致體系電聲子耦合强度减弱,斯托克斯位移的持續减小進一步證實了上述結論。弱化的電聲子耦合强度促使多數載流子布居於高能自陷三重態,减小了高能三重態與單重態的能級差,導致熱激子過程反系間竄越,進而提高了單重態激子複合幾率,最終實現高效深藍光發射,並在更高壓力下伴隨著延遲螢光。
相關工作以“Pressure-Driven Reverse Intersystem Crossing: New Path towards Bright Deep-Blue Emission of Lead-Free Halide Double Perovskites”為題,發表在Journal of the American Chemical Society(DOI: 10.1021/jacs.1c06207)上。吉林大學超硬材料國家重點實驗室馬志偉博士和南方科技大學李茜博士為該論文共同第一作者,吉林大學肖冠軍教授、鄒勃教授和南方科技大學權澤衛教授為該論文通訊作者。本工作得到了國家自然科學基金和科技部重點研發計畫項目等基金的資助。
以上內容來源於【吉林大學物理學院】官網:http://phy.jlu.edu.cn/info/1089/6319.htm
本文版權歸原作者所有,文章內容不代表平臺觀點或立場。如有關於文章內容、版權或其他問題請與我方聯系,我方將在核實情况後對相關內容做删除或保留處理!聯繫郵箱:yzhao@koushare.com