Les doubles pérovskites (DP) sans halogénure de plomb ont suscité un grand intérêt en raison de leurs propriétés optiques uniques. Récemment, l’ion lanthanide (Ln3+) avec de riches niveaux d’énergie électronique a été proposé pour adapter les performances optiques des DP vers les régions du proche infrarouge (NIR).
Parmi ces DP, les DP Cs2Na(Ag)InCl6 ont été largement signalés comme l’un des excellents hôtes pour le dopage Ln3+ en raison de leur caractère de bande interdite directe et de leur grande stabilité chimique. Cependant, leurs structures électroniques locales restent essentiellement intactes, ce qui limite le développement de DP dopés au Ln3+.
Dans une étude publiée dans Sciences avancéesle groupe de recherche dirigé par le professeur Chen Xueyuan de l’Institut de recherche sur la structure de la matière du Fujian de l’Académie chinoise des sciences a introduit Yb3+ dans les DP Cs2NaInCl6 et a réalisé une luminescence NIR efficace avec des rendements quantiques de photoluminescence optimaux (PLQY) de 39,4 %.
Les chercheurs ont dévoilé la structure électronique locale de Cs2NaInCl6:Yb3+ grâce au calcul de la théorie fonctionnelle de la densité et à l’analyse de la charge de Bader, qui a indiqué que les électrons dans [YbCl6]Les 3-octaèdres étaient fortement localisés dans Cs2NaInCl6:Yb3+, alors qu’ils étaient délocalisés vers Ag+ dans Cs2AgInCl6:Yb3+. Un tel électron localisé peut efficacement stimuler la luminescence NIR via la sensibilisation par transfert de charge Cl–Yb3+ dans Cs2NaInCl6.
Bénéficiant des électrons localisés de [YbCl6]3- octaèdre dans les DP Cs2NaInCl6, une stratégie efficace de sensibilisation par transfert de charge Cl–Yb3+ a été proposée pour obtenir une luminescence NIR intense de Ln3+.
Les chercheurs ont démontré que la nouvelle stratégie de sensibilisation proposée pour améliorer l’émission NIR de Ln3+ était supérieure à la sensibilisation des excitons auto-piégés chez les homologues Cs2AgInCl6 bien établis.
Ils ont effectué des mesures spectroscopiques PL en régime permanent et transitoire dépendant de la température pour vérifier le processus de transfert de charge Cl–Yb3+ dans Cs2NaInCl6:Yb3+ par la transition caractéristique de la bande de transfert de charge (CTB) à 2F7/2 (Yb3+) et 2F5/2 (Yb3+).
Le calcul de la théorie fonctionnelle de la densité et l’analyse de la charge de Bader ont indiqué que la [YbCl6]Le 3-octaèdre est fortement localisé dans Cs2NaInCl6:Yb3+, ce qui facilite le processus de transfert de charge Cl–Yb3+.
De plus, les chercheurs ont obtenu une luminescence NIR efficace à partir d’Er3+ avec PLQY de 7,9 % dans des DP Cs2NaInCl6 co-dopés Yb3+/Er3+ en raison du transfert d’énergie de Cl–Yb3+ CTB à Er3+.
Ces découvertes fournissent une approche générale pour obtenir une émission NIR efficace de Ln3+ dans les halogénures DP, ouvrant une nouvelle voie pour explorer les dérivés de pérovskite émettant des NIR vers des applications polyvalentes.
Siyuan Han et al, Dévoilement de la structure électronique locale de Cs 2 NaInCl 6 doubles pérovskites dopées aux lanthanides pour réaliser une luminescence proche infrarouge efficace, Sciences avancées (2022). DOI : 10.1002/advs.202203735