近日, 中國科學院大連化學物理研究所複雜分子體系反應動力學研究組研究員韓克利團隊在非鉛雙鈣鈦礦納米晶研究中取得進展. 該團隊首次合成出具有立方相的非鉛雙鈣鈦礦Cs2AgBiX6 (X=Cl, Br, I) 納米晶, 並發現其熱載流子具有超快的冷卻時間 (小於1ps, 1ps=10-12s) , 表明該材料是一種很好的發光材料.
含鉛鈣鈦礦納米晶CsPbX3 (X=Cl, Br, I) 具有吸光係數大, 發光量子產率高, 帶隙易調節等優點, 廣泛應用於發光二極體 (LED) , 納米雷射器, 太陽能電池以及光電探測器等的相關研究中, 但其含有的重金屬元素鉛會對環境和人類造成危害, 限制了其商業化應用. 尋找無毒且性能好的非鉛鈣鈦礦成為當下該領域研究的熱點和難點.
科研人員嘗試採用毒性較低的鉍 (Bi) 元素來取代鉛, 形成低維鈣鈦礦結構. 該團隊曾於2017年首次成功合成出含Bi的非鉛鈣鈦礦納米晶Cs3Bi2Br9, 並揭示了其發光動力學機理. 在此基礎上, 團隊成員採用溶液法進一步合成了Cs2AgBiBr6雙鈣鈦礦納米晶, 引入的Ag+離子可以和Bi3+離子形成三維立方相鈣鈦礦, 通過採用不同的鹵元素 (Cl, Br, I) , 可實現該納米晶在395-575nm範圍內調節其發光光譜. 熱載流子動力學研究發現, 該材料具有超快熱載流子冷卻時間 (小於1ps) , 該性能與含鉛鈣鈦礦納米晶熱載流子動力學行為相似, 表明該非鉛鈣鈦礦納米晶很有可能取代目前的含鉛鈣鈦礦納米晶, 有非常廣闊的應用前景. 此外, 該研究還提出了通過減少表面缺陷來提高材料性能的新方案.
相關研究成果作為熱點文章發表在《德國應用化學》上. 該研究得到了國家自然科學基金重點項目等的資助.
