南京大学邓正涛课题组报道了一种新型零维(0D)有机-无机铜卤化物杂化发光材料，它是由有机铵阳离子(TBA+)和发光中心碘化亚铜阴离子(Cu2I42-)构成。该工作采用简单、高效和低耗能的合成方案，制备出了可调双发射性能的荧光材料，实现了93.7%的光致发光量子效率，通过和紫光芯片结合，获得了高质量暖白光发光二极管(LED)。 和传统照明技术相比，白光发光二极管(WLED)因其效率高、体积小、寿命长、环保等独特优势而备受赞誉，在节能减排诸多方面发挥着重要作用。主流的商用WLED主要是通过使用多种混合荧光粉来制造的。然而，混合荧光粉会由于自吸收而面临效率损失的问题，并且单个荧光粉不同的老化速率会引起发射光谱随时间的变化。此外，红光组分的缺失会导致LED器件的显示指数(CRI)差，相关色温(CCT)较高，不利于室内照明。 近些年来兴起的卤化物钙钛矿及其衍生物材料，具有可调发射、高光致发光量子产率和制备工艺低成本的优势，是高质量照明应用的理想候选材料。虽然一些卤化铅钙钛矿实现了纯白光发射性质，但是铅的毒性和材料的不稳定性严重阻碍了其商业化。所以，该工作开发出了最适合未来白光光源要求的单组分荧光粉材料，且材料表现出了双宽带发射和大斯托克斯位移以及高光致发光量子效率的特征。
图1：(a) TBA-Cu-I荧光粉的合成示意图; (b-c) TBA-Cu-I荧光粉的XRD表征和晶体结构表征。 该工作采用一步机械固态化学反应合成方案，制备出了高度均匀的微米级荧光粉，[Cu2I4]2-阴离子由2个Cu原子和4个I原子形成平行四边形发光中心，由TBA+包围组成0D骨架结构。在紫外光的激发下，表现出了位于494 nm和654 nm的双峰发射特征，其最大量子效率可达93.7%。根据已经掌握的报道数据，该工作合成的基于铜金属卤化物的TBA基材料是无铅单组份白光发光材料的最高记录。并且卤素的改变可以实现对其光学性能的调整。 图2：改变卤素研磨得到系列样品的光学性质: (a-d) 四组样品在日光下的照片和样品在365 nm激发下的照片; 右侧为TBA基样品对应的PL光谱图。 最后，通过和紫光芯片结合构建的LED灯珠，实现了CIE坐标为(0.3620,0.3731)，显色指数为89，相关色温为4516 K的优良性能。且荧光粉表现出良好的稳定性，这也保证了LED运行的长期稳定性。该工作通过理论和实验研究对实验结果进行了详细地讨论，突破了对Cu(I)基金属卤化物的传统认识，同时也为固态照明中可靠发光体的设计和拓展其他光电应用潜力提供了新的前景。 图3：(a) 基于TBA-4粉末的白光LED结构示意图; (b) 用TBA-4和25%聚苯乙烯(PS)-甲苯溶液的混合封装的LED的图像; (c) 紫外光芯片激发下的LED灯珠图像(波长310 nm); (d) WLED在0.45 V驱动电压下工作; (e) WLED在0.45 V驱动电压下工作时的PL谱图; (f) WLED器件的色度坐标。 论文信息 Synthesis of Efficient and Stable Tetrabutylammonium Copper Halides with Dual Emissions for Warm White Light-Emitting Diode Wen Meng, Chuying Wang, Yacong Li, Guangcai Hu, Shiqi Sui, Guangyong Xu, Min Peng, Prof.Zhengtao Deng Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202202675
