Pb-freie, vollständig anorganische Halogenid-Doppelperowskite (DPs) haben sich zu einer wichtigen Klasse umweltfreundlicher Leuchtstoffe für optoelektronische Anwendungen entwickelt. Die Untersuchungen dazu beschränken sich hauptsächlich auf den sichtbaren Spektralbereich.
Die Dotierung mit Lanthaniden (Ln3+) wird als gültiger Ansatz vorgeschlagen, um den Spektralbereich von DPs in Richtung des nahen Infrarotbereichs (NIR) zu erweitern. Leider leiden diese Ln3+-dotierten DPs aufgrund des kleinen Absorptionsquerschnitts von Ln3+ immer noch unter einer geringen schwachen NIR-Emission von Ln3+.
In einer Studie veröffentlicht in Internationale Ausgabe der Angewandten Chemieentwickelte die Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Chen Xueyuan vom Fujian Institute of Research on the Structure of Matter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine neue Klasse von NIR-emittierenden DPs auf Basis von Ln3+-dotiertem Cs2(Na/Ag)BiCl6. Unter Ausnutzung des Na+-induzierten Abbaus der lokalen Standortsymmetrie in den Cs2AgBiCl6-DPs werden effiziente NIR-Emissionen von Ln3+ (z. B. Yb3+ und Er3+) durch Bi3+-Sensibilisierung realisiert.
Die Forscher untersuchten zunächst systematisch die optischen Eigenschaften von Ln3+-dotierten Cs2(Na/Ag)BiCl6-Phosphoren, um den optimalen Na+-Gehalt zu bestimmen, und untersuchten dann umfassend die Dynamik des angeregten Zustands und den Energieübertragungsprozess im optimalen Ln3+-dotierten Cs2Ag0.2Na0 .8BiCl6-Leuchtstoffe mittels temperaturabhängiger stationärer und transienter Photolumineszenz-Spektroskopie.
Raman-Spektroskopie-Analyse und Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie (DFT) nach dem Prinzip der Grundprinzipien bestätigten, dass die Na/Ag-Legierung die Änderung der Bi-Cl-Bindungslänge verursachte, was zu einem lokalen Symmetriebruch von Bi3+ führte [BiCl6]3- Oktaeder.
Im Vergleich zu den Na-freien Cs2AgBiCl6-Gegenstücken kann die NIR-Emission von Yb3+ und Er3+ in Cs2Ag0.2Na0.8BiCl6-DPs um das 7,3-Fache und 362,9-Fache verstärkt werden, mit optimalen Photolumineszenz-Quantenausbeuten (PLQYs) von 19,0 % und 4,3 %.
Außerdem verwendeten die Forscher diese Ln3+-dotierten NIR-emittierenden Cs2Ag0.2Na0.8BiCl6-DPs für 365-nm-UV-umgewandelte NIR-Leuchtdioden (LEDs), was auf ihre potenziellen Anwendungen als optoelektronische Hochleistungsgeräte hinweist.
Diese Ergebnisse liefern neue Einblicke in das Design effizienter NIR-lumineszierender Ln3+-dotierter vollständig anorganischer Halogenid-Doppelperowskitmaterialien, die die Entwicklung neuer optoelektronischer NIR-Geräte beschleunigen können.
Yifan Pei et al, Boosting Near‐Infrared Luminescence of Lanthanide in Cs2AgBiCl6 Double Perovskites via Breakdown of the Local Site Symmetry, Internationale Ausgabe der Angewandten Chemie (2022). DOI: 10.1002/ange.202205276