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美国佛罗里达州立大学科学家发现具有新晶体结构的杂化钙钛矿材料,有望应用于光电子器件

2017-01-06 233浏览 标签: 美国杂化钙钛矿

2017年1月4日,美国佛罗里达州立大学研究团队发现了一个有机-无机杂化钙钛矿材料的新的晶体结构,有望用于发光二极管和激光等光电子器件。

佛罗里达农工大学与佛罗里达州立大学工程学院(FAMU-FSU College of Engineering)的Biwu Ma副教授在过去的几年一直致力于研究一种被称为有机金属卤化物的钙钛矿晶体材料,并希望能够以这种材料建造高性能的光电子器件。此次Ma教授带领的研究团队合成出的新材料为一维有机溴化铅钙钛矿C4N2H14PbBr4晶体材料。此种材料中的基本结构块为溴化铅八面体。Ma教授说:“这一类材料的基本结构块都是金属卤化物八面体,它就像一块乐高片,你可以将它组装成不同的结构。”金属卤化物八面体可以形成三维网络,二维层,甚至一维链。目前,由其组成的三维和二维的结构已被广泛研究,而一维结构是罕见的。此次研究中,Ma教授的研究小组找到了一种方法,使边缘共享的溴化铅八面体连接起来组成的溴化铅链[PbBr42−]被有机阳离子C4N2H142+包围,组成了核壳结构的有机涂层量子线。数以百万计的有机涂层量子线叠在一起可以形成一个晶体束。从远处看,这些结构看起来像水晶针。这是科学家首次观察到这些杂化材料形成这样的晶体结构。

Ma教授说:“这种晶体具有非常有趣的光学特性,比如,它的光致发光量子效率高(其单晶的光致发光量子效率接近20%,纳米等级的晶体的光致发光量子效率为12%),而且科学家们可以使用不同的技术来进一步再提高其光致发光量子效率。”

混合金属卤化物钙钛矿近年来由于其在光相关的各种类型的潜在应用(如光伏电池、发光二极管和激光器)已经受到越来越多的关注。Ma教授说:“它们是好的光发射器,这项研究告诉我们,我们有能力开发新的结构,这些材料在如发光二极管或激光设备等实际应用中有很大的潜力。”

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