單源白光發(fā)射材料色彩穩(wěn)定性好，顯色指數(shù)高，器件結(jié)構(gòu)簡單，有望提升固態(tài)照明器件的照明性能，并同時降低生產(chǎn)成本。低維結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物單晶材料由于顯著的量子限域效應，從而帶來高的發(fā)光效率。同時，低維結(jié)構(gòu)金屬鹵化物的發(fā)光光譜寬，并且結(jié)構(gòu)可調(diào)，為設(shè)計一些新型的單源白光且具有多功能響應的發(fā)光材料提供了非常廣闊的平臺。盡管目前國內(nèi)外已經(jīng)報道了一些單源白光金屬鹵化物發(fā)光單晶材料，但具有高發(fā)光效率的無鉛金屬鹵化物單晶材料的設(shè)計合成仍然具有挑戰(zhàn)性。
圖1. BAPPIn2-2xSb2xCl10系列單晶的晶體結(jié)構(gòu)以及晶體照片
近日，我校化學學院匡代彬教授團隊在前期銦基鹵化物發(fā)光單晶的研究基礎(chǔ)上（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5277 –5281；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 15435 – 15440），利用有機胺1,4-雙(3-氨丙基)哌嗪（BAPP），設(shè)計合成了一種新型的有機無機雜化銦-銻雙金屬鹵化物發(fā)光單晶。如圖1. 所示，室溫下，當激發(fā)光波長為365 nm，純In基單晶具有藍光發(fā)射，隨著Sb的引入，發(fā)光光譜可以從藍光區(qū)調(diào)節(jié)至橙紅光區(qū)。其中，當Sb的含量為0.2%時，有機陽離子的藍光發(fā)射與金屬鹵化物發(fā)光中心的黃光發(fā)射共同組成了白光，PLQY高達44.0%。非常有趣的是，由于有機組分和金屬鹵化物團簇有著不同的激發(fā)譜，因此該材料具有多模式熒光響應，在短波長254 nm激發(fā)下呈現(xiàn)出非常明亮的黃光發(fā)射，光致發(fā)光量子效率（PLQY）接近100%。此外，我們還發(fā)現(xiàn)該材料有長余輝現(xiàn)象，在關(guān)閉激發(fā)光之后，出現(xiàn)綠色余輝，因此該系列材料可進一步應用于空間分辨和時間分辨的熒光防偽。如圖2所示，紫外光激發(fā)下圖案為“89”，而當短壽命組分的余輝衰減完之后，呈現(xiàn)出來的圖案則是“35”。普通相機能夠識別數(shù)字圖案的變化，不需要使用復雜的時間門控技術(shù)，因此可應用于高級別的熒光防偽。該系列單晶的設(shè)計合成豐富了金屬鹵化物發(fā)光單晶的研究，為設(shè)計合成具有優(yōu)異發(fā)光性能的單源白光以及多功能響應發(fā)光材料提供了新的思路。
圖2. BAPPIn2-2xSb2xCl10系列單晶的固態(tài)照明以及防偽應用
相關(guān)研究成果發(fā)表在國際知名綜合期刊Science Advances，我校化學學院匡代彬教授為論文的通訊作者，2018級博士研究生魏俊華為論文的第一作者。研究工作得到了國家自然科學基金，廣東省基礎(chǔ)與應用基礎(chǔ)研究基金和中央高校科研業(yè)務費等項目的支持。
論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/7/34/eabg3989.full
