近日，山東大學(xué)前沿交叉科學(xué)青島研究院新能源材料超快動(dòng)力學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在稀土雜化金屬鹵化物的紫外發(fā)射研究方面取得重要進(jìn)展。

稀土元素能夠調(diào)節(jié)特定基質(zhì)的光物理化學(xué)性質(zhì)，被廣泛用作發(fā)光材料中的摻雜劑。然而，使用稀土元素本身作為基質(zhì)元素的發(fā)光材料卻鮮有報(bào)道。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將稀土元素Ce與鈣鈦礦結(jié)構(gòu)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出了兩款具有高效短波發(fā)射的熒光材料，將鈣鈦礦發(fā)光波長(zhǎng)拓展到350-400 nm波段。

相關(guān)研究成果以“Ultraviolet Emission from Cerium-Based Organic-Inorganic Hybrid Halides and Their Abnormal Anti-Thermal Quenching Behavior”為題，發(fā)表在國(guó)際知名期刊Advanced Functional Materials上（中科院一區(qū)，TOP，IF = 19.924）。

山東大學(xué)是該論文的第一完成單位，前沿交叉科學(xué)青島研究院2021級(jí)碩士研究生王秋杰和2020級(jí)博士研究生柏天新為該論文共同第一作者，劉鋒研究員為該論文的通訊作者。

圖1:（a）（DFPD)4CeX7單晶的合成過(guò)程示意圖,（b）在室溫和紫外光下拍攝的(DFPD)4CeCl7單晶的照片，（c）(DFPD)4CeCl7的晶體結(jié)構(gòu)圖, (d)實(shí)驗(yàn)和模擬的XRD圖，（e）EDS元素分布圖和（f）XPS能譜圖

從圖1可以看到，通過(guò)低成本的溶液方法，該團(tuán)隊(duì)成功合成出了(DFPD)4CeCl7單晶。所得晶體質(zhì)量極高，平均尺寸為1.3厘米，在365 nm的紫外光激發(fā)下發(fā)射出明亮的紫色光，具有接近100%的熒光量子產(chǎn)率。

圖2：（a）在氮?dú)猸h(huán)境條件下儲(chǔ)存14天后單晶的穩(wěn)定性數(shù)據(jù),（b）在氮?dú)猸h(huán)境中儲(chǔ)存2個(gè)月并在365nm光的連續(xù)照射超過(guò)24小時(shí)后的晶體的PL光譜和PLQY,（c）熒光粉LED的主要發(fā)光參數(shù),（d）熒光粉LED的發(fā)光強(qiáng)度和EQE,（e）所制作的LED在不同偏置電壓下工作的PL光譜,（f）封裝LED的操作穩(wěn)定性。

團(tuán)隊(duì)基于穩(wěn)定的紫外發(fā)射、獨(dú)特的抗熱猝滅性能，以及異常高的熒光量子產(chǎn)率，成功制備了稀土下轉(zhuǎn)換LED器件（圖2）。在8 V的驅(qū)動(dòng)電壓下，最高外量子效率達(dá)到1%，并且在空氣中連續(xù)工作840分鐘后，仍能保持100%的初始效率，表現(xiàn)出了良好的實(shí)際應(yīng)用前景。相關(guān)研究結(jié)果為設(shè)計(jì)新型稀土雜化金屬鹵化物功能結(jié)構(gòu)拓展了新思路。

上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、山東省海外優(yōu)青和山東大學(xué)齊魯青年基金的聯(lián)合資助。（來(lái)源：山東大學(xué)）