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(jiǎn)單，有望提升固態(tài)照明器件的照明性能，并同時(shí)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(yīng)，從而帶來(lái)高的發(fā)光效率。同時(shí)，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(jì)一些新型的單源白光且具有多功能響應(yīng)的發(fā)光材料提供了非常廣闊的平臺(tái)。盡管目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)報(bào)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(wú)鉛金屬鹵化物單晶材料的設(shè)計(jì)合成仍然具有挑戰(zhàn)性。

圖1. BAPPIn_2-2xSb_2xCl₁₀系列單晶的晶體結(jié)構(gòu)以及晶體照片

近日，我?；瘜W(xué)學(xué)院匡代彬教授團(tuán)隊(duì)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(jī)胺1,4-雙(3-氨丙基)哌嗪（BAPP），設(shè)計(jì)合成了一種新型的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化銦-銻雙金屬鹵化物發(fā)光單晶。如圖1. 所示，室溫下，當(dāng)激發(fā)光波長(zhǎng)為365 nm，純In基單晶具有藍(lán)光發(fā)射，隨著Sb的引入，發(fā)光光譜可以從藍(lán)光區(qū)調(diào)節(jié)至橙紅光區(qū)。其中，當(dāng)Sb的含量為0.2%時(shí)，有機(jī)陽(yáng)離子的藍(lán)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(dá)44.0%。非常有趣的是，由于有機(jī)組分和金屬鹵化物團(tuán)簇有著不同的激發(fā)譜，因此該材料具有多模式熒光響應(yīng)，在短波長(zhǎng)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(zhǎng)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(jìn)一步應(yīng)用于空間分辨和時(shí)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(dāng)短壽命組分的余輝衰減完之后，呈現(xiàn)出來(lái)的圖案則是“35”。普通相機(jī)能夠識(shí)別數(shù)字圖案的變化，不需要使用復(fù)雜的時(shí)間門(mén)控技術(shù)，因此可應(yīng)用于高級(jí)別的熒光防偽。該系列單晶的設(shè)計(jì)合成豐富了金屬鹵化物發(fā)光單晶的研究，為設(shè)計(jì)合成具有優(yōu)異發(fā)光性能的單源白光以及多功能響應(yīng)發(fā)光材料提供了新的思路。

圖2. BAPPIn_2-2xSb_2xCl₁₀系列單晶的固態(tài)照明以及防偽應(yīng)用

相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際知名綜合期刊Science Advances，我?；瘜W(xué)學(xué)院匡代彬教授為論文的通訊作者，2018級(jí)博士研究生魏俊華為論文的第一作者。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金和中央高?？蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/7/34/eabg3989.full