中科院大连化物所研发出新型零维非铅金属卤化物发光材料

近日，中国科学院大连化学物理研究所复杂分子体系反应动力学研究组（1101组）韩克利研究员团队在零维非铅金属卤化物发光材料的合成及发光机理研究方面取得新进展。该团队成功设计合成出一种新型的具有激发波长依赖发射特性的全无机零维金属卤化物，并通过元素掺杂，使该体系的发光量子产率提高至接近100%。

激发波长依赖的荧光发射是一种独特而有趣的发光现象，其发射波长会随着激发波长的改变而发生变化。因此，在防伪、加密信息存储、多色显示等领域具有潜在的应用价值。激发波长依赖的发光主要存在于碳点、金属配合物、小分子、聚合物等。近年来，低维非铅金属卤化物以其优异的发光性质，低毒性和高稳定性在发光领域备受关注。其独特的结构特性有利于构造多色发光中心，产生波长依赖的发射荧光。但是，目前报道的具有激发波长依赖的发射特性的低维金属卤化物多属于有机无机杂化物，具有该优异特性的全无机金属卤化物鲜有报道。

在本工作中，该团队合成了一种全新的零维稀土钙钛矿Cs2ScCl5·H2O单晶。该晶体具有独特的激发波长依赖的发射特性。当激发波长从250nm变化到310nm时，其发光从蓝绿光，转变为白光，进而变为黄光。通过飞秒瞬态吸收光谱和变温光谱等技术，团队发现Cs2ScCl5·H2O的激发波长依赖的发射特性是由于存在两个不同的自陷态激子发射态。不同的激发波长会改变两种自陷态激子的布居，从而使体系呈现出可变发光。此外，团队将锑离子引入进晶格中，进一步调节其激发态过程，最终实现了量子产率接近100%的黄光发射。该研究为构筑具有激发波长依赖的全无机金属卤化物发光材料提供了新思路，同时也促进了对零维非铅金属卤化物发光物理本质的理解。

相关研究成果以“Excitation-Dependent Emission in All-Inorganic Lead-Free Cs2ScCl5·H2O Perovskite Crystals”为题，发表在Laser & Photonics Reviews上。上述工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。