Bleifreie Halogenid-Doppelperowskite (DPs) haben aufgrund ihrer einzigartigen optischen Eigenschaften großes Interesse hervorgerufen. Kürzlich wurden Lanthanoidionen (Ln3+) mit reichen elektronischen Energieniveaus vorgeschlagen, um die optische Leistung von DPs auf die Regionen des nahen Infrarots (NIR) zuzuschneiden.
Unter diesen DPs wurden Cs2Na(Ag)InCl6-DPs aufgrund ihres direkten Bandlückencharakters und ihrer hohen chemischen Stabilität weithin als einer der hervorragenden Wirte für die Ln3+-Dotierung beschrieben. Ihre lokalen elektronischen Strukturen bleiben jedoch im Wesentlichen unberührt, was die Entwicklung von Ln3+-dotierten DPs einschränkt.
In einer Studie veröffentlicht in Fortgeschrittene Wissenschaftführte die von Prof. Chen Xueyuan vom Fujian Institute of Research on the Structure of Matter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften geleitete Forschungsgruppe Yb3+ in Cs2NaInCl6-DPs ein und realisierte eine effiziente NIR-Lumineszenz mit der optimalen Photolumineszenz-Quantenausbeute (PLQY) von 39,4 %.
Die Forscher enthüllten die lokale elektronische Struktur von Cs2NaInCl6:Yb3+ durch Berechnung der Dichtefunktionaltheorie und Bader-Ladungsanalyse, die darauf hindeuteten, dass Elektronen in [YbCl6]3-Oktaeder waren in Cs2NaInCl6:Yb3+ stark lokalisiert, während sie in Cs2AgInCl6:Yb3+ in Richtung Ag+ delokalisiert waren. Ein solches lokalisiertes Elektron kann die NIR-Lumineszenz über die Cl-Yb3+-Ladungstransfersensibilisierung in Cs2NaInCl6 effektiv verstärken.
Profitieren Sie von den lokalisierten Elektronen von [YbCl6]3-Oktaeder in Cs2NaInCl6-DPs wurde eine effiziente Strategie der Cl–Yb3+-Charge-Transfer-Sensibilisierung vorgeschlagen, um eine intensive NIR-Lumineszenz von Ln3+ zu erhalten.
Die Forscher zeigten, dass die vorgeschlagene neue Sensibilisierungsstrategie zur Verstärkung der NIR-Emission von Ln3+ der Sensibilisierung durch selbsteingefangene Exzitonen in den etablierten Cs2AgInCl6-Gegenstücken überlegen ist.
Sie führten temperaturabhängige stationäre und transiente PL-spektroskopische Messungen durch, um den Cl–Yb3+-Ladungsübertragungsprozess in Cs2NaInCl6:Yb3+ durch den charakteristischen Übergang von der Ladungsübertragungsbande (CTB) zu 2F7/2 (Yb3+) und 2F5/2 zu verifizieren (Yb3+).
Die Berechnung der Dichtefunktionaltheorie und die Bader-Ladungsanalyse zeigten, dass die [YbCl6]3-Oktaeder ist stark in Cs2NaInCl6:Yb3+ lokalisiert, was den Cl–Yb3+-Ladungsübertragungsprozess erleichtert.
Darüber hinaus erzielten die Forscher eine effiziente NIR-Lumineszenz von Er3+ mit PLQY von 7,9 % in Yb3+/Er3+ co-dotierten Cs2NaInCl6-DPs aufgrund der Energieübertragung von Cl–Yb3+ CTB auf Er3+.
Diese Ergebnisse bieten einen allgemeinen Ansatz zur Erzielung einer effektiven NIR-Emission von Ln3+ in Halogenid-DPs und eröffnen einen neuen Weg zur Erforschung von NIR-emittierenden Perowskit-Derivaten für vielseitige Anwendungen.
Siyuan Han et al., Enthüllung der lokalen elektronischen Struktur von mit Lanthaniden dotierten Cs 2 NaInCl 6 -Doppelperowskiten zur Realisierung einer effizienten Lumineszenz im nahen Infrarot, Fortgeschrittene Wissenschaft (2022). DOI: 10.1002/adv.202203735