近100%光致發光量子產率!全無機無鉛藍色發光體

導讀：近年來，作為滷化鉛鈣鈦礦的高發光無毒替代品，銅（I）滷化物在光電子領域得到了越來越多的關注。本文報導了用傳統的固相法和溶液法等五種合成方法製備出藍光、無鉛、全無機滷化物K2CuX3（X=Cl，Br）。與先前報導的滷化銅相比，K2CuX3表現出更好的空氣和光穩定性。

作者報導了K2CuX3（X=Cl，Br）的製備和表徵，這是一種化學加壓形式的亮藍色發光Rb2CuX3。隨著明亮的藍光發射，顯示出作為敏感X射線閃爍材料的強大潛力。相關論文以題目為「K2CuX3(X= Cl, Br): All-Inorganic Lead-Free Blue Emitters with Near-Unity Photoluminescence Quantum Yield」發表在Chemistry of Materials期刊上。

論文連結：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.0c02098

最近，一些滷化銅家族成為發光滷化鉛的有前途的替代品。其中包括Cs3Cu2Cl5的近單位綠色光致發光和Cs3Cu2X5（X=Br，I）和Rb2CuX3（X=Cl，Br）的近單位藍光發射。可調諧的藍、綠和黃色發射也被觀察到，然而，測量的光致發光量子產額（PLQY）值低於上述系列材料。在所有這些家族中，發光都歸因於自陷激子（STEs），這是由這些滷化銅的低維晶體結構中的強電荷局域化引起的。STEs的形成伴隨著一個重要的激發態結構重組，通常導致具有大斯託克斯位移的非常強的室溫光致發光（PL）發射。鑑於結構畸變在金屬滷化物發光中的重要性，狹窄的結構變化可導致觀察到的材料發光行為發生顯著變化。

最近對CsCu2I3的一項高壓研究證實了這一推測，因為這種材料在壓力下的結構演化導致了發光的顯著增強和STE發射的變化。K2CuCl3和K2CuBr3的光致發光（PL）發射光譜在392 nm和388 nm處出現窄峰，半峰寬約為54 nm。高達97%的光致發光量子產率（PLQY）證實了可見光的藍光發射。此外，在200 kVp，20 mA的X射線照射下，K2CuCl3的輻射發光測量在404 nm處產生一個明亮的峰值，這是與PMT和Si光電倍增管一起使用的最佳選擇，這表明該體系在輻射檢測應用方面具有強大的潛力。基於我們的實驗和計算研究，K2CuX3的高效發光源於一維負離子[3]2―鏈中形成的高穩定性自陷激子（STE）。（文：愛新覺羅星）

圖1（a）K2CuCl3和（b）K2CuBr3的勵磁相關PL測量。（c）K2CuCl3的室溫時間分辨螢光光譜。（d）發射中心為404 nm的K2CuCl3的輻射發光光譜。

圖2 K2CuCl3中激子中空穴（a）和電子（b）的部分電荷密度等值線。銅原子和氯原子分別用藍色球和綠色球表示。等密度面電荷密度為0.001e/bohr3。

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