Bi3+-Ln3+（Ln = Er and Yb）共摻的Cs2AgInCl6雙鈣鈦礦近紅外發(fā)射材料

  轉(zhuǎn)：

  Bi3+和鑭系離子以前共摻雜在金屬氧化物中作為光敏化劑和發(fā)射中心。但這種共摻雜現(xiàn)象在Si、GaAs、CdSe等**半導(dǎo)體中尚不清楚，因為金屬離子的配位數(shù)（CN）為4，不足以容納大尺寸的Bi3+和鑭系離子。配位數(shù)為6的金屬鹵化物鈣鈦礦為Bi3+和鑭系離子的配位提供了機(jī)會。研究表明，Bi3+摻雜會在372 nm處產(chǎn)生新的吸收通道，使得Cs2AgInCl6雙鈣鈦礦材料適合于紫外LED的激發(fā)。

   將Bi3+和Ln3+引入到CsAgInCl6晶格中的思想。Bi3+共摻雜改變了帶邊的分態(tài)密度，在較低的能量下產(chǎn)生了新的光吸收通道。然后將吸收的能量**地轉(zhuǎn)移到Er3+或Yb3+的f電子，促進(jìn)近紅外（NIR）摻雜發(fā)射。在370 nm激發(fā)下，Bi3+-Er3+共摻Cs2AgInCl6的發(fā)射強(qiáng)度是摻Er3+的Cs2AgInCl6的45倍。在994 nm發(fā)射的Bi3+-Yb3+共摻樣品中也觀察到類似的結(jié)果。采用溫度依賴光譜和性原理計算相結(jié)合的方法，研究了Bi3+-Ln3+共摻Cs2AgInCl6的光學(xué)敏華和發(fā)光過程。

圖1。（a）Cs2AgInCl6晶格中Bi3+-Er3+共摻示意圖。（b）摻Er3+和Bi3+-Er3+共摻Cs2AgInCl6的PXRD和（c）紫外可見吸收光譜。吸收光譜是從粉末樣品的測量漫反射光譜通過Kubelka-Munk變換得到的，其中α是吸收系數(shù)，S是散射系數(shù)。插圖（c）是Bi3+摻雜和未摻雜Cs2AgInCl6在可見光下的照片。（d）可見區(qū)的熒光光譜。插圖顯示了商業(yè)紫外LED上涂有Bi3+-Er3+共摻Cs2AgInCl6的白色發(fā)光二極管（LED）的數(shù)碼照片。（e）混合了BaSO4的粉末樣品的多個點上平均的近紅外PL光譜，用于強(qiáng)度的定量比較。370nm激發(fā)。插圖顯示了涂有商用紫外LED的Bi3+-Er3+共摻Cs2AgInCl6的近紅外發(fā)射，白光LED如圖1d插圖所示。（f）Bi3+-Er3+共摻Cs2AgInCl6的發(fā)光波長在可見光（700nm）和近紅外（1540）區(qū)域的PL和PLE譜。（c）和（f）中的光譜光譜垂直放置，以清晰顯示。

圖2。（a）摻Er3+和Bi3+-Er3+共摻Cs2AgInCl6在300k下的發(fā)光衰減動力學(xué)。激發(fā)波長為360nm。（b）Bi3+-Er3+共摻Cs2AgInCl6在5.7k~300 k的變溫下的PL譜，（c）PL強(qiáng)度變化和（d）PL衰減。I1540和I1555在（c）是1540nm和1555 nm處的峰值強(qiáng)度。（e）比較Bi3+-Er3+共摻Cs2AgInCl6和未摻雜樣品的光吸收和發(fā)射過程。對于未摻雜的Cs2AgInCl6，觀察到非常微弱或沒有發(fā)射

圖3。（a）粉末樣品（摻Y(jié)b3+或Bi3+-Yb3+共摻Cs2AgInCl6）與BaSO4混合后的多個點平均的PL譜，用于強(qiáng)度的定量比較。（b）Bi3+-Yb3+共摻Cs2AgInCl6在994nm處的光致發(fā)光衰減動力學(xué)。

圖4。（a）Cs2AgInCl6和（b）Bi3+摻雜Cs2AgInCl6的分態(tài)密度。Bi3+的濃度相對于In3+為12.5%，高于實驗摻雜濃度。