Small:高效橙红色发光的零维有机-无机杂化铜基卤化物

白光发光二极管(WLED),作为一种高效、稳定和环保的照明光源,已被普遍用于替代传统的照明光源。典型的基于铈掺杂的钇铝石榴石(YAG:Ce3+)的WLED由于产生的白光缺乏红色成分导致较低的显色指数(CRI)和较高的相关色温(CCT)。为了提高CRI和降低CCT,在LED中集成红色荧光粉是一种可行的策略。然而,现有的红色荧光材料光致发光量子产率相对较低,与实际标准仍有较大差距。近年来,卤化铅钙钛矿在红色荧光粉中表现出了优异的性能,但铅的毒性阻碍了其商业化和大规模应用。因此,探索高效的无铅卤化物红色荧光粉对LED产业的发展具有重要意义。

近日,深圳大学时玉萌教授研究团队方绍帆博士采用苯乙胺(PEA)和碘化亚铜合成得到了具有高效橙红光发射的铜基有机无机杂化卤化物。该工作分别采用了三种不同的苯乙胺((R)-(+)-α-PEA、(S)-(-)-α-PEA和β-PEA)得到了三种新型晶体:((R)-(+)-α-PEA)4Cu4I4、((S)-(-)-α-PEA)4Cu4I4和(β-PEA)4Cu4I4。这些材料具有明亮的橙红色荧光(~630 nm)、长荧光寿命(>10 μs)、 宽的半峰宽(~144 nm)和高的量子产率(最高可达到73.6%)。通过晶体结构解析,发现苯乙胺分子是以分子形式与一价铜离子配位,参与了铜多面体形成。由于苯乙胺的分子半径比较大隔断了铜多面体之间接触,形成了0维的晶体结构。结合变温荧光光谱测试结果,证明这种0维结构材料具有较大的激子结合能和Huang-Rhys因子,使多面体晶格更加容易弹性形变,从而产生高效的自陷态发射。这种新型铜基有机-无机杂化卤化物材料及其合成策略,不仅为制备高效率、高显色指数和低色温的WLED奠定了基础,而且对其他无铅钙钛矿的材料设计和改性也具有一定的借鉴意义。

上述研究工作得到了国家自然科学基金项目(61874074)、广东省教育厅重点项目(2016KZDXM008)、深圳市科技创新委员会项目(20200810164814001) 深圳市孔雀计划(KQTD2016053112042971)的支持。

论文信息:

Zero-dimensional organic–inorganic hybrid copper-based halides with highly efficient orange-red emission

Shaofan Fang, Henan Li, Yuelin Xie, Huixia Li, Ye Wang, Yumeng Shi*

Small

DOI: 10.1002/smll.202103831

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202103831