近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員金盛燁團隊在正二價錳離子摻雜的單一鈣鈦礦微晶中，通過改變激發(fā)條件，成功實現(xiàn)了連續(xù)、可逆、寬范圍、高穩(wěn)定性的發(fā)光顏色調(diào)控，發(fā)現(xiàn)錳離子摻雜鈣鈦礦單晶熒光動力學(xué)調(diào)控機理。研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上。

鈣鈦礦材料因其相對穩(wěn)定的理化性質(zhì)、較高的熒光量子產(chǎn)率和連續(xù)可調(diào)的半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，在發(fā)光器件等領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿?。此前，關(guān)于鈣鈦礦材料發(fā)光顏色調(diào)控的研究，主要集中于控制納米晶生長尺寸以及調(diào)整材料鹵素離子的種類和相對比例上。然而，在這些材料中，熒光發(fā)射波長與其結(jié)構(gòu)組成一一對應(yīng)，如需對發(fā)光顏色加以調(diào)節(jié)，則需要改變材料的化學(xué)組成，或需要同時使用多種材料實現(xiàn)發(fā)光顏色的調(diào)控，給實際應(yīng)用帶來不便。

研究人員首次報道了正二價錳離子摻雜單一鈣鈦礦的微晶，通過內(nèi)部能量轉(zhuǎn)移過程，實現(xiàn)了激子(藍色)和正二價錳離子(橙色)的雙波長熒光發(fā)射。此外，利用時間分辨光譜和溫度依賴性實驗，證實了正二價錳離子在摻雜單一鈣鈦礦微晶中，激子向正二價錳離子的能量轉(zhuǎn)移是通過一些淺缺陷態(tài)作為媒介實現(xiàn)的，在高激發(fā)功率下正二價錳離子熒光強度的飽和來源于這些缺陷態(tài)的飽和。該材料在空氣中表現(xiàn)出了較高的光穩(wěn)定性，可實現(xiàn)超過14小時、300次以上的連續(xù)可逆光譜調(diào)節(jié)操作。

考慮到其顏色連續(xù)、可逆、寬范圍調(diào)控的發(fā)光特性和光穩(wěn)定性，正二價錳離子摻雜單一鈣鈦礦微晶有望在微納發(fā)光器件中得以應(yīng)用。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.9b09143

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