【摘 要】
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金属卤化物钙钛矿由于其高性能的光电特性而引发了持续的研究兴趣。然而,对蓝光可激发近红外(NIR)发射金属卤化物钙钛矿材料研究较少,实现具有耐热淬灭性能的该类材料仍然是一个巨大的挑战。本论文分为三个章节,包括了两个方面:一是从设计合成蓝光可激发的金属卤化物钙钛矿材料再到以其为基质进行镧系元素的掺杂;二是通过改变碱金属离子设计合成新的低维钙钛矿材料。第一章首先概述了钙钛矿材料的发展现状并对全无机金属卤
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金属卤化物钙钛矿由于其高性能的光电特性而引发了持续的研究兴趣。然而,对蓝光可激发近红外(NIR)发射金属卤化物钙钛矿材料研究较少,实现具有耐热淬灭性能的该类材料仍然是一个巨大的挑战。本论文分为三个章节,包括了两个方面:一是从设计合成蓝光可激发的金属卤化物钙钛矿材料再到以其为基质进行镧系元素的掺杂;二是通过改变碱金属离子设计合成新的低维钙钛矿材料。第一章首先概述了钙钛矿材料的发展现状并对全无机金属卤化物钙钛矿的分类和合成方法进行了详细的概述,同时对本课题的研究背景和意义进行了介绍。第二、三章则详细介绍了本论文具体研究思路、实验结果以及分析讨论,具体如下:(1)通过非化学计量比进行合成,最终找到了一个最优比例成功合成了不含结晶水的Cs Mn Cl3单晶。通过单晶X射线衍射解析了其晶体结构,同时用光致发光、荧光衰减以及变温光谱对材料的发光特性进行了系统性研究。用合成的Cs Mn Cl3单晶作为敏化剂来实现从Mn2+到Ln3+(Ln=Yb、Er和Ho)离子的能量转移从而实现蓝光激发多波段近红外发射。通过不同镧系元素的掺杂不仅实现了蓝光激发近红外发射并且可以对近红外的发射波长进行调节。通过粉末XRD、SEM、低温和高温荧光光谱、变温衰减曲线对其内在的能量传递机理进行了研究。通过控制稀土离子的掺杂浓度,实现了材料耐热淬灭性的调控,实现了Cs Mn Cl3:Ln3+近乎零热淬灭甚至抗热淬灭性。最后将所获得的Cs Mn Cl3:5%Yb3+荧光粉与商用蓝色LED芯片组合封装成NIR-LED器件,从而证实了该类材料蓝光激发近红外发射的实用可能性。这项工作不仅为解锁Ln3+离子的f-f跃迁产生的蓝光可激发NIR发射提供了一般策略,并从根本上理解了Ln3+-功能化锰(Ⅱ)基类钙钛矿荧光粉的敏化活化机制,而且还赋予金属卤化物钙钛矿以光学功能,并在未来的光通信等领域具有极高的应用潜力。(2)使用碱金属钾离子成功合成了红光发射的零维K4Mn Cl6钙钛矿,通过单晶XRD解析了其晶体结构,并且高温光谱验证了其较好的高温稳定性,进一步证明了低维的钙钛矿晶体结构对材料化学性质具有正面的影响。这项工作不仅扩充了目前报道较少的全无机低维钙钛矿材料的研究范围,而且为今后设计新型高稳定性的低维钙钛矿发光材料提供了一定思路和方法。
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