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山东大学在紫外光稀土钙钛矿LED应用研究方面取得新进展

近日,山东大学前沿交叉科学青岛研究院新能源材料超快动力学研究团队在稀土杂化金属卤化物的紫外发射研究方面取得重要进展。

稀土元素能够调节特定基质的光物理化学性质,被广泛用作发光材料中的掺杂剂。然而,使用稀土元素本身作为基质元素的发光材料却鲜有报道。

研究团队通过将稀土元素Ce与钙钛矿结构相结合,开发出了两款具有高效短波发射的荧光材料,将钙钛矿发光波长拓展到350-400 nm波段。

相关研究成果以“Ultraviolet Emission from Cerium-Based Organic-Inorganic Hybrid Halides and Their Abnormal Anti-Thermal Quenching Behavior”为题,发表在国际知名期刊Advanced Functional Materials上(中科院一区,TOP,IF = 19.924)。

山东大学是该论文的第一完成单位,前沿交叉科学青岛研究院2021级硕士研究生王秋杰和2020级博士研究生柏天新为该论文共同第一作者,刘锋研究员为该论文的通讯作者。

图1:(a)(DFPD)4CeX7单晶的合成过程示意图,(b)在室温和紫外光下拍摄的(DFPD)4CeCl7单晶的照片,(c)(DFPD)4CeCl7的晶体结构图, (d)实验和模拟的XRD图,(e)EDS元素分布图和(f)XPS能谱图

从图1可以看到,通过低成本的溶液方法,该团队成功合成出了(DFPD)4CeCl7单晶。所得晶体质量极高,平均尺寸为1.3厘米,在365 nm的紫外光激发下发射出明亮的紫色光,具有接近100%的荧光量子产率。

图2:(a)在氮气环境条件下储存14天后单晶的稳定性数据,(b)在氮气环境中储存2个月并在365nm光的连续照射超过24小时后的晶体的PL光谱和PLQY,(c)荧光粉LED的主要发光参数,(d)荧光粉LED的发光强度和EQE,(e)所制作的LED在不同偏置电压下工作的PL光谱,(f)封装LED的操作稳定性。

团队基于稳定的紫外发射、独特的抗热猝灭性能,以及异常高的荧光量子产率,成功制备了稀土下转换LED器件(图2)。在8 V的驱动电压下,最高外量子效率达到1%,并且在空气中连续工作840分钟后,仍能保持100%的初始效率,表现出了良好的实际应用前景。相关研究结果为设计新型稀土杂化金属卤化物功能结构拓展了新思路。

上述工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省海外优青和山东大学齐鲁青年基金的联合资助。(来源:山东大学)

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