調控晶格畸變可優化滷化物鈣鈦礦發光性能

2020-12-25 今日科學

北京高壓科學研究中心呂旭傑課題組與美國西北大學教授Mercouri G Kanatzidis等合作，通過調控晶格畸變實現了滷化物鈣鈦礦材料最佳發光性能。同時，利用高壓調控結合化學方法系統研究了一系列具有獨特畸變結構的鍺基鈣鈦礦材料，揭示了滷化物鈣鈦礦定量構效關係並提出實現最佳發光性能的結構參數。相關成果近期發表於《國家科學評論》。

金屬滷化物鈣鈦礦材料具有獨特的結構和光電性質，正在為光電器件帶來新的發展契機。而高效鈣鈦礦材料的毒性和不穩定性問題極大地阻礙了其發展。為獲得安全、穩定的高性能鈣鈦礦光電材料，需要對其結構物性關係有深刻的理解。這就要求有合適的材料體系以及先進的結構物性原位調控和表徵手段。

該團隊通過優選具有畸變結構的鍺基滷jibian化物鈣鈦礦，利用高壓原位表徵技術，結合理論計算對其晶格、電子結構與物性的演變規律進行了系統而深入的研究。研究發現，隨著壓力的升高，MAGeI3與FAGeI3的螢光強度和發光顏色均顯示出極大的可調節性（1GPa內強度提升>20倍，波長調節>180 nm/GPa）。

作者通過引入偏心畸變參數D，定量論述了八面體畸變與發光強度的關係：調控偏心參數至0.2可實現最大發光強度。研究人員進一步將此規律應用於材料設計，通過化學摻雜銫離子調控鍺基鈣鈦礦的晶格畸變，同樣實現了發光效率的可控提升。實驗結果進一步驗證了高壓研究發現的定量構效關係。

專家表示，該工作不僅通過高壓研究揭示了滷化物鈣鈦礦材料中重要的定量構效關係，而且直接將高壓研究的成果用於新材料設計開發，有望進一步促進高壓技術在材料、化學等領域的應用。該課題獲得國家自然科學基金等項目的支持。（來源：中國科學報 閆潔）

相關論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa288

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