近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員金盛燁團(tuán)隊(duì)在正二價(jià)錳離子摻雜的單一鈣鈦礦微晶中，通過改變激發(fā)條件，成功實(shí)現(xiàn)了持續(xù)、可逆、寬范圍、高穩(wěn)定性的發(fā)光顏色調(diào)控，發(fā)現(xiàn)錳離子摻雜鈣鈦礦單晶熒光動(dòng)力學(xué)調(diào)控機(jī)理。研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。

鈣鈦礦材料因其相對(duì)穩(wěn)定的理化性質(zhì)、較高的熒光量子產(chǎn)率和持續(xù)可調(diào)的半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)光器件等領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿?。此前，關(guān)于鈣鈦礦材料發(fā)光顏色調(diào)控的研究，重要集中于控制納米晶生長(zhǎng)尺寸以及調(diào)整材料鹵素離子的種類和相比較例上。然而，在這些材料中，熒光發(fā)射波長(zhǎng)與其結(jié)構(gòu)組成一一對(duì)應(yīng)，如需對(duì)發(fā)光顏色加以調(diào)節(jié)，則要改變材料的化學(xué)組成，或要同時(shí)使用多種材料實(shí)現(xiàn)發(fā)光顏色的調(diào)控，給實(shí)際應(yīng)用帶來不便。

研究人員首次報(bào)道了正二價(jià)錳離子摻雜單一鈣鈦礦的微晶，通過內(nèi)部能量轉(zhuǎn)移過程，實(shí)現(xiàn)了激子(藍(lán)色)和正二價(jià)錳離子(橙色)的雙波長(zhǎng)熒光發(fā)射。此外，利用時(shí)間分辨光譜和溫度依賴性實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了正二價(jià)錳離子在摻雜單一鈣鈦礦微晶中，激子向正二價(jià)錳離子的能量轉(zhuǎn)移是通過一些淺缺陷態(tài)作為媒介實(shí)現(xiàn)的，在高激發(fā)功率下正二價(jià)錳離子熒光強(qiáng)度的飽和來源于這些缺陷態(tài)的飽和。該材料在空氣中表現(xiàn)出了較高的光穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)超過14小時(shí)、300次以上的持續(xù)可逆光譜調(diào)節(jié)操作。

考慮到其顏色持續(xù)、可逆、寬范圍調(diào)控的發(fā)光特性和光穩(wěn)定性，正二價(jià)錳離子摻雜單一鈣鈦礦微晶有望在微納發(fā)光器件中得以應(yīng)用。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.9b09143