二維鹵化錫鈣鈦礦是一種具有代表性的非鉛鈣鈦礦材料，因其無毒、激子結(jié)合能大、高度的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。然而，與研究更為成熟的鉛基鈣鈦礦材料相比，對(duì)于二維錫基鈣鈦礦材料的發(fā)光性能研究仍然滯后，這嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。
近日，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所的洪茂椿院士團(tuán)隊(duì)將二維有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料(OA)2SnI4（OA+=CH3(CH2)7NH3+）作為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種簡單有效的Sn2+空位（VSn）調(diào)控策略，通過增強(qiáng)材料中的激子局域程度來大幅度提高(OA)2SnI4中自陷激子的輻射復(fù)合。
受到具有高光致發(fā)光效率（PLQY）的零維鹵化物鈣鈦礦的啟發(fā)，作者在二維雜化鈣鈦礦中引入適量孤立的[SnI6]4-八面體，嘗試在不改變晶體結(jié)構(gòu)維度的情況下提高激子局域水平。
作者將VSn引入(OA)2SnI4鈣鈦礦納米片晶格中，有效地隔離了部分原本相互連接的[SnI6]4-八面體，在二維無機(jī)鈣鈦礦層中構(gòu)建了具有自陷激子態(tài)的孤立[SnI6]4-八面體單元。通過將帶邊發(fā)射調(diào)整為自陷激子發(fā)射，提升了材料的輻射復(fù)合概率，實(shí)現(xiàn)了~64%的PLQY。從穩(wěn)態(tài)熒光光譜來看，發(fā)射峰的半峰寬從50納米增加到了160納米，激子結(jié)合能從32.3 meV提高到了90.6 meV，熒光壽命也從帶邊激子發(fā)光的短壽命延長到了具有自陷激子特性的長壽命。此外，作者還通過第一性原理計(jì)算和瞬態(tài)吸收光譜進(jìn)一步揭示了VSn引入后，材料基本光物理性質(zhì)的變化。 最后，作者證明了這種VSn調(diào)控策略不僅可以用于構(gòu)建高效發(fā)光(OA)2SnI4鈣鈦礦納米片，也適用于改善其他常見二維錫基鈣鈦礦體系的熒光特性，從而為制備具有理想發(fā)光性能的二維無鉛鈣鈦礦材料提供了新思路。 論文信息 Exciton Localization for Highly Luminescent Two-Dimensional Tin-Based Hybrid Perovskites through Tin Vacancy Tuning Yameng Chen, Zhaoyu Wang, Dr. Youchao Wei, Prof. Yongsheng Liu, Prof. Maochun Hong Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202301684
