暨南大学&澳大利亚斯威本科技大学Adv. Funct. Mater.：新型无铅双钙钛矿发光晶体

引言

金属卤素钙钛矿材料凭借其优异的半导体特性在太阳电池、发光、光探测等领域引起了广泛关注。然而，传统铅基钙钛矿的毒性问题阻碍了其商业化进程，特别是在发光和显示等领域。

成果简介

基于此，暨南大学信息科学技术学院新能源技术研究院范建东研究员和李闻哲副研究员课题组联合澳大利亚斯威本科技大学贾宝华教授和文小明教授报道了一系列基于不同铟离子（In³⁺）掺杂的全新无铅钙钛矿单晶材料Cs₂AgFeCl₆:In。新型Cs₂AgFeCl₆双钙钛矿材料的吸收光谱可拓宽至 800 nm，随着In³⁺离子部分取代Fe³⁺离子，晶格畸变诱导了单晶的吸收蓝移至 450 nm。同时，理论和实验证明，随着In³⁺离子含量增加，晶体的缺陷态密度降低，迁移率提高，发光效率提高了167倍。该工作为制备环境友好型钙钛矿光电和光伏器件提供了新的思路。相关工作发表在Advanced Functional Materials（AFM）杂志上“An Emerging Lead-Free Double-Perovskite Cs₂AgFeCl₆:In Single Crystal”，硕士生尹航和本科生冼业铭为共同第一作者，李闻哲副研究员和范建东研究员为文章共同通讯作者。

图文导读

图1 不同生长阶段的晶体形貌及极射赤平投影图

图（a）不同生长阶段的晶体形貌

图（b）晶体形貌模型及暴露晶面模型图

图（c）晶体的极射赤平投影图

图2 不同In掺杂比例的晶体照片及XRD谱图。

图（a）不同In掺杂比例的晶体照片

图（b）不同In掺杂比例的晶体XRD谱图

图3 晶体的光学特性及能带结构

图（a）晶体粉末的光吸收谱图

图（b）单晶的能级结构图

图（c）归一化的单晶荧光发射谱图

图（d）单晶的瞬态荧光寿命图

图（e）单晶的发光效率图

图（f）单晶的发光色度图

图4 器件模拟投射谱计算及载流子输运模型图

本文由作者团队供稿。