發(fā)展具有高亮度、可調(diào)節(jié)發(fā)射帶寬、持久穩(wěn)定和環(huán)境友好等多種優(yōu)點(diǎn)的高效固態(tài)發(fā)光材料對(duì)于推動(dòng)下一代照明和顯示技術(shù)的進(jìn)步，以及大規(guī)模的能源節(jié)約是至關(guān)重要的。基于近年來(lái)有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物高效發(fā)光材料在設(shè)計(jì)和合成方面取得的巨大進(jìn)步和成功，二維金屬鹵化物鈣鈦礦材料已經(jīng)成為未來(lái)單色或白光光源應(yīng)用方面最有前途的候選者之一。
強(qiáng)激子效應(yīng)存在于具有顯著量子和介電限制的二維層狀鈣鈦礦的軟和非簡(jiǎn)諧晶格中，由于強(qiáng)的電子-聲子耦合，導(dǎo)致自陷態(tài)激子的形成和激發(fā)態(tài)的瞬時(shí)晶格形變。由于過(guò)強(qiáng)的電子-聲子耦合強(qiáng)度，二維層狀金屬鹵化物雙鈣鈦礦材料中自陷態(tài)激子處于“暗態(tài)”，以非輻射復(fù)合的方式躍遷。源于自陷態(tài)激子的寬帶斯托克斯位移的發(fā)射可以通過(guò)化學(xué)處理或物理外部刺激(如溫度和壓力)的方式進(jìn)行調(diào)控。
近日，吉林大學(xué)的鄒勃教授、王凱教授，鼎新學(xué)者張龍博士，北京大學(xué)的蔣鴻研究員和大連化學(xué)物理研究所的隋來(lái)志博士合作，以二維層狀材料PEA4AgBiBr8 (PEA+ = C6H5CH2CH2NH3+)作為模型體系，從載流子動(dòng)力學(xué)和局域晶格畸變的激發(fā)態(tài)行為的角度揭示了壓力誘導(dǎo)發(fā)射的基本物理化學(xué)機(jī)制。
PEA4AgBiBr8的高壓熒光光譜和圖像 PEA4AgBiBr8的高壓時(shí)間分辨熒光光譜 PEA4AgBiBr8的位形坐標(biāo)模型 該工作觀察到了壓力驅(qū)動(dòng)的自陷態(tài)激子從“暗態(tài)”到“亮態(tài)”的轉(zhuǎn)變，對(duì)應(yīng)著強(qiáng)的寬帶斯托克斯位移發(fā)射和長(zhǎng)的載流子壽命。進(jìn)一步的理論分析表明，受抑制的晶格畸變和增強(qiáng)的激發(fā)態(tài)電子維度在形成穩(wěn)定的亮自陷態(tài)激子中起著重要作用，它們可以分別調(diào)控自陷能和晶格形變能，在基態(tài)和激發(fā)態(tài)勢(shì)能曲線之間形成能量勢(shì)壘，增強(qiáng)電子-空穴軌道重疊。該工作提出的光物理機(jī)制突出了控制自陷態(tài)激子動(dòng)力學(xué)過(guò)程和激發(fā)態(tài)行為的重要性，強(qiáng)調(diào)了通過(guò)控制結(jié)構(gòu)剛性來(lái)調(diào)控激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)形變和電子-聲子耦合強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)高效自陷態(tài)輻射復(fù)合的必要性。鄒勃團(tuán)隊(duì)于2018年提出了壓強(qiáng)誘導(dǎo)發(fā)光的概念，該工作從理論和實(shí)驗(yàn)出發(fā)，進(jìn)一步闡明了壓強(qiáng)誘導(dǎo)發(fā)光的物理化學(xué)機(jī)制，在固態(tài)照明器件的光電材料設(shè)計(jì)上有潛在的應(yīng)用前景。 論文信息 Revealing the Mechanism of Pressure-Induced Emission in Layered Silver-Bismuth Double Perovskites Dr. Long Zhang, Shuoxue Li, Huaiyang Sun, Qiwen Jiang, Yue Wang, Dr. Yuanyuan Fang, Prof. Ying Shi, Prof.?Dr. Defang Duan, Prof. Kai Wang, Prof. Hong Jiang, Dr. Laizhi Sui, Prof. Guorong Wu, Prof. Kaijun Yuan, Prof. Bo Zou Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202301573
