高压下Eu3+/Yb3+离子掺杂CsPbCl3量子点的结构和荧光特性研究

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卤化物钙钛矿量子点由于其可调的带隙,出色的转换效率和高的光致发光量子产率等卓越的性质在光电器件方面有巨大的潜在应用。众所周知,高压技术可以纯净地调整化合物的晶体结构而不引入任何杂质。现如今,高压已经被广泛地应用于探索材料的物理和化学性质随压力变化的机理。科学家们已经使用高压的手段发现了一些用传统方法无法获得的新材料和新现象。卤化物钙钛矿的高压研究吸引了越来越多的关注。这些研究发现压力可以调节带隙,诱导发光、变色和金属化等现象。掺杂作为一种有效改良材料性质的方法,被广泛应用于卤化物钙钛矿材料的研究中。在CsPbCl3纳米晶中,通过掺入镧系元素离子替代Pb2+离子位点,实现了高光致发光量子产率(QY)以及从可见光到近红外(NIR)区域的稳定且可广泛调谐的多色发光。目前,对于镧系元素离子掺杂卤化物钙钛矿量子点的高压荧光特性研究还鲜有报道。因此,本论文利用高压原位实验技术研究了Eu3+离子掺杂立方相CsPbCl3量子点的高压结构相变及荧光特性,探索其结构与荧光特性之间的联系;同时对比研究了Yb3+离子掺杂立方相CsPbCl3量子点的高压结构相变。本论文的主要结果如下:1.首次对掺杂Eu3+离子的立方相CsPbCl3量子点进行了高压研究。发现其在1.5 GPa时发生了由立方相到立方相的等结构相变,并且CsPbCl3的发光现象消失。通过对其在高压下的结构变化分析得出,这是由于高压下Pb-Cl键长随压力的增加而发生收缩,八面体[PbCl6]4-随压力的增加发生旋转和倾斜导致的。2.发现Eu3+离子的发光受基质CsPbCl3量子点的结构变化影响较小,在高压下呈现优异的稳定性。Eu3+离子的5D07FJ(J=0、1、2、3和4)能级跃迁对应的5个发光峰随着压力的增加,均没有明显的偏移。由于Eu3+离子拥有独特的电子层结构,其发光在高达22 GPa的压力下仍保持稳定。3.对Yb3+离子掺杂立方相的CsPbCl3量子点在高压下的结构变化进行了研究。发现Yb3+离子掺杂的CsPbCl3量子点在高压下经历了立方相到立方相的结构转变。相变过程与Eu3+离子掺杂CsPbCl3量子点相类似,但相变压力点稍微有所提高。Yb3+离子掺杂CsPbCl3量子点相变前后的体弹模量均比Eu3+离子掺杂量子点的更小,这可能是由于掺杂离子半径不同所造成的。
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