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Angew. Chem. :杂化锑基卤化物实现深蓝光TADF和橙光RTP发射以及低光损耗光波导

有机-无机杂化金属卤化物由于其高度可调的化学结构和光电特性,在发光二极管、闪烁体、激光器、太阳能电池和传感器等应用中引起了人们极大的兴趣。然而,传统铅基金属卤化物(如钙钛矿)固有的不稳定性和毒性一定程度限制了其商业应用。近年来,零维有机-无机杂化锑基卤化物具有稳定性和无毒性,有望作为替代无铅钙钛矿的新一代光电材料。此外,零维卤化锑核和有机阳离子壳层之间存在多重非共价相互作用(如氢键、范德华力和静电相互作用),该排列模式会形成强烈的电子-声子相互作用,导致显著的晶格畸变,促进高发光效率的自陷态激子(STE)发射。


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近日,北京师范大学闫东鹏教授课题组利用快速、直接的液相合成法,制备出了一系列新型的单核和双核零维杂化锑基卤化物(量子产率高达90%)。光谱研究和理论计算表明,单核锑基卤化物会降低材料的能隙,且无机单核卤化锑和有机阳离子壳层存在一定的电子转移过程,有利于电子和空穴波函数在空间上的有效分离,从而减少单线态和三线态的能级差(ΔEST = 0.034 eV),因此,单核零维杂化锑基卤化物产生了深蓝色热活化延迟荧光(TADF)。而在双核零维杂化锑基卤化物中,卤化锑无机核由于具有更大的结构变形,产生了宽谱、高效率的橙色室温磷光(RTP)。基于不同的分子取向和晶体堆积,单核和双核零维杂化锑基卤化物分别形成了不同偏振各向异性的1D棒状微晶和2D层状微晶。由于深蓝色和橙色的互补特性,还可以通过改变单核和双核零维杂化锑基卤化物的混合质量比,实现高质量照明的白光发光器件。


此外,光波导器件作为现代集成光子器件的基本元件,能通过几何空间限域来增强光与物质相互作用,并将光子信号进行空间远距离传输。该工作中,单核和双核零维杂化锑基卤化物的高结晶性和光滑表面有效降低了光散射,表现出优异的有源光波导性能,其光损耗系数分别低至0.015和0.0010 dB/μm,为实现光子逻辑编译和光学通信提供了提供了新的途径。

文信息

Ultralow-loss Optical Waveguides through Balancing Deep-Blue TADF and Orange Room Temperature Phosphorescence in Hybrid Antimony Halide Microstructures

Bo Zhou, Zhenhong Qi, Meiqi Dai, Chang Xing, and Dongpeng Yan*


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202309913




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