Кодирование двойных перовскитов для одиночных

Jul 05, 2023

22 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

корректура

Пекинского технологического института Press Co., Ltd.

В новой статье, опубликованной в журнале Energy Material Advances, исследуются двойные перовскиты, кодирующие Eu3+-Bi3+, для однокомпонентных белых светоизлучающих диодов.

«Поскольку перовскиты на основе галогенидов свинца достигают зрелой стадии исследований, приближающихся к маркетингу продукта, остаются опасения по поводу стабильности материалов и токсичности солей на основе свинца», — сказал автор статьи Хунвэй Сун, профессор Колледжа электронных наук и техники Университета Цзилинь.

Двойные перовскиты состава Cs2AgInCl6, часто легированные различными элементами, оказались в центре внимания благодаря своим интригующим оптическим свойствам, а именно эмиссии самолокализованных экситонов (АЛЭ) и фотолюминесценции, индуцированной легирующими примесями. Этот интерес вызвал различные подходы к синтезу как кристаллов, так и нанокристаллов, а также исследование многих составов сплавов с одно- и трехвалентными катионами, отличными от Ag+ и In3+.

Сонг объяснил, что при разработке перовскитных материалов, не содержащих свинец, люди в первую очередь думают о замене элемента Pb нетоксичным элементом. Для замены Pb в галогенидном перовските исследователи выбрали несколько наиболее близких к нему малотоксичных катионов того же периода, таких как Sn, Ge, Bi, Sb, In и др., поскольку они имеют схожую неактивную орбиталь оболочки.

В этом ключ к уникальным фотоэлектрическим свойствам перовскитных материалов. Перовскитные материалы на основе свинца привлекли большое внимание в области твердотельного освещения благодаря своей высокой эффективности, высокой цветопередаче и настраиваемым характеристикам люминесценции. Это одновременно возможность и вызов для общего развития фотоэлектрической промышленности.

«После новаторской работы по Cs2AgInCl6 в 2017 году, о которой сообщили Джустино и др. и Чжоу и др. почти одновременно, много усилий было посвящено его синтезу, модификации его состава, изучению его электронной структуры, оптоэлектронных свойств и применениям. В последнее время , рекорд излучения белого света с 86% PLQY был достигнут Луо и др. путем одновременного легирования Ag+ с легированием Na+ и Bi3+, что стало важной вехой в разработке материалов, родственных Cs2AgInCl6», — сказал Сонг.

«Несмотря на ряд преимуществ, основными проблемами, связанными с перовскитами на основе галогенидов свинца, остаются их плохая стабильность и токсичность. Чтобы решить такие проблемы, были предприняты различные попытки снизить токсичность перовскитов, сохраняя при этом их эффективные оптические свойства».

Существование ионов Bi3+ уменьшает энергию возбуждения (поглощения), создает новый канал поглощения и увеличивает скорость передачи энергии ионам Eu3+. Путем регулирования концентраций Bi3+ и Eu3+ максимальная эффективность фотолюминесценции (PLQY) 80,1% достигается в 6% Eu3+ и 0,5% Bi3+, совместно легированных DP Cs2AgInCl6.

«Эффективность передачи энергии может быть сопоставлена ​​со скоростью затухания при различных концентрациях легирования Bi3+. Можно видеть, что скорость передачи энергии в целом улучшается с увеличением концентрации легирования Bi3+, и оптимальная скорость передачи энергии соответствует Концентрация Bi3+ составляет 0,5%. Далее мы провели тест PLQY на материалах. Для нелегированных DP Cs2AgInCl6 PLQY составляет всего 0,5%, что резко увеличивается до 20,1% после добавления Bi3+. После совместного легирования Eu3+ и Ионов Bi3+, PLQY продолжает увеличиваться и достигает максимума в 80,1%, когда концентрация Eu достигает 6%", - сказал Сонг.

«Здесь мы предлагаем возможный механизм для описания эмиссии Eu3+ в Bi/Eu3+: Cs2AgInCl6. Cs2AgInCl6 DP представляет собой полупроводник с прямой запрещенной зоной. Легирование Bi3+ обеспечивает новый канал поглощения материала, что может быть вызвано вкладом орбитали Bi3+ в Мы считаем, что существует два пути для эмиссии Eu3+. Во-первых, передача энергии от АЛЭ к ионам Eu3+, поскольку мы наблюдали излучение Eu3+ в ДП Cs2AgInCl6, легированных Eu3+. Во-вторых, излучение Eu3+ может происходить в основном за счет переноса энергии от ионов Bi3+ к ионам Eu3+. Ионы Bi3+ поглощают возбуждающий свет и переносят энергии с уровней 1P1, 3P2, 3P1, 3P0 ионов Bi3+ на уровни 5D3, 5D2, 5D1 и 5D0 ионов Eu3+, при этом характерная эмиссия ионов Eu3+ формируется через 5D0→7Fj(j=0,1,2,3) переходы».