我所揭示錳摻雜非鉛雙鈣鈦礦納米晶發光動力學機理

  近日,我所復雜分子體系反應動力學研究組(1101組)韓克利研究員團隊揭示了錳摻雜非鉛雙鈣鈦礦納米晶發光動力學機理。該團隊成功合成未摻雜及錳離子摻雜的非鉛雙鈣鈦礦納米晶,并詳細討論了其尺寸效應及發光動力學機理。未摻雜納米晶發射出藍色熒光,通過摻雜錳離子,實現了明亮的橙紅色熒光發射。

  非鉛雙鈣鈦礦納米晶有望解決鉛基鈣鈦礦納米晶的毒性和不穩定性。近年來,科研人員主要關注于其寬波段白光發射,對其他特定顏色的熒光發射研究的比較少。摻雜策略可以有效改善鹵素鈣鈦礦納米晶的光學性質和穩定性。就錳離子摻雜體系來說,雖然摻雜劑發光是科研人員感興趣的方面,但常常伴隨著與其產生競爭關系的帶邊發射或自陷態發射。而且,錳摻雜非鉛雙鈣鈦礦納米晶的尺寸效應及動力學機理需要進一步深入研究。

  

  本工作中,該團隊成功合成了未摻雜及錳摻雜直接帶隙鈉基非鉛雙鈣鈦礦納米晶。未摻雜錳離子的納米晶具有藍色熒光。摻雜錳離子后,展現出單一的、純的錳摻雜劑發光,最高熒光量子產率達到44.6%。科研人員結合穩態和瞬態光譜技術,證明其明亮的、純的錳摻雜劑熒光主要歸因于暗自陷態輔助過程。此外,該團隊還進一步研究了摻雜劑發光體系的尺寸效應。該工作強調了合理利用半導體納米材料亞能帶對設計高性能半導體納米材料具有重要指導意義。

  相關研究結果發表在《美國化學會-中心科學》(ACS Cent. Sci.)上。上述工作得到國家自然科學基金重點項目等資助。(文/圖 韓沛耿)

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