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【材料】郑州大学许群教授团队利用超临界CO2成功制备稀土掺杂的无铅钙钛矿高性能光学材料

时间：2023-12-07 来源：浏览：

【材料】郑州大学许群教授团队利用超临界CO2成功制备稀土掺杂的无铅钙钛矿高性能光学材料

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下一代照明和显示技术对高效固态发光器提出了更高的要求。具有高亮度、发射带宽可调、持久稳定和环境友好等特点的二维无铅钙钛矿受到了广泛关注。二维钙钛矿纳米晶具有软晶格结构和强电子-声子相互作用容易发生局部晶格畸变，导致带隙内的自俘获态，诱导形成自俘获激子（STEs）。这种激子通常会发出具有较大斯托克斯偏移的宽带光致发光（PL），这对于增强材料的光学特性非常重要。因此，具有优异光学特性的二维钛矿纳米晶在发光二极管应用中显示出巨大的潜力。进一步提高二维钙钛矿纳米晶STEs形成对于提升发光二极管的应用潜力至关重要。镧系离子掺杂增强卤化物钙钛矿的光学性质已被广泛研究，高压技术可以在不改变材料化学成分的情况下，通过影响其电子结构来改变材料的PL性质。因此，高压和镧系离子掺杂的结合有望提供一种新的方法来调节纳米晶体材料的发光性质。

郑州大学许群 教授团队 利用超临界C O ₂ (SCC O ₂ ) 处理掺La掺杂的BaTi O ₃ 。 SC C O ₂ 在晶体隧道中的热波动产生高达GPa水平的内部剪切应力，导致晶体结构的塑性变形，压力和掺杂的共同作用导致BaTi O ₃ 晶格畸变。瞬态吸收（TA）光谱中宽而亮的光致正吸收（PIA）信号证明STEs的产生。

图1. SC C O ₂ 压力和掺杂的共同作用下瞬态吸收（TA）光谱的变化

实验研究表明，在SC C O ₂ 压力和掺杂的共同作用下，BaTi O ₃ 的Ti-O八面体发生明显畸变，同时结构中产生大量缺陷。随着La离子掺杂浓度的增加，晶格畸变和缺陷程度增加，有效地促进了STEs的产生。同时，TA测量中的PIA信号增强，斯托克斯位移和半峰宽增加。这一发现表明La离子掺杂调节了压力下BaTi O ₃ 纳米晶的发光特性。这一工作展示了一种同时使用压力和掺杂来调制钙钛矿发光特性的新策略。