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全無機(jī)CsPbBr₃鈣鈦礦因其較高的光致發(fā)光效率和穩(wěn)定性競爭激烈，近年來成為研究的熱點(diǎn)之一。作為CsPbBr₃的同素異形體改善，CsPb₂Br₅不僅能夠發(fā)出強(qiáng)綠光空白區，而且在高溫、高濕和高壓環(huán)境下表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性信息化，因此受到廣泛關(guān)注形勢。然而，四方相CsPb₂Br₅被廣泛認(rèn)為是間接帶隙半導(dǎo)體取得明顯成效，這意味著它通常不具有本征光致發(fā)光能力約定管轄。其發(fā)光機(jī)制在被發(fā)現(xiàn)具有3.35 eV的間接帶隙后變得有爭議。

西安交通大學(xué)耶紅剛副教授團(tuán)隊(duì)在國際知*期刊The Journal of Physical Chemistry C上發(fā)表的題為“Extrinsic Photoluminescence and Resonant Raman Spectra of CsPb₂Br₅ Microspheres”的研究論文創新的技術。該文章探討了CsPb₂Br₅樣品發(fā)光機(jī)制發揮，結(jié)果證實(shí)了CsPb₂Br₅中的綠色發(fā)光來自于樣品中微量CsPbBr₃。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

耶紅剛副教授團(tuán)隊(duì)采用化學(xué)氣相沉積（CVD）法制備了CsPb2Br5樣品快速增長，通過X射線衍射（XRD）和掃描電鏡（SEM）確認(rèn)了樣品的相結(jié)構(gòu)為四方相開放以來。通過吸收光譜、PL光譜溫度演變特征和共振拉曼信號研究了綠色發(fā)光的機(jī)制高質量。從10到300 K的溫度下提供了有力支撐，發(fā)射波長及其大尺度藍(lán)移與鈣鈦礦CsPbBr3一致，而理論計(jì)算表明CsPb2Br5的光學(xué)帶隙幾乎沒有變化。光致發(fā)光強(qiáng)度進一步意見、峰寬和時(shí)間衰減曲線也顯示出與CsPbBr3類似的溫度依賴性增幅最大。此外，從樣品的共振拉曼光譜中得到的聲學(xué)模式與CsPbBr3納米立方體中的相同生產能力。其中30 cm?1的模式被認(rèn)為是CsPbBr3存在的特定標(biāo)志標準。因此推斷CsPb2Br5中觀察到的綠色發(fā)光是由痕量的鈣鈦礦CsPbBr3引起的。

樣品的SEM圖像如圖1a所示處理方法。微球均勻地分布在硅襯底上體驗區， PbBr2將CsPbBr3全部轉(zhuǎn)換為CsPb2Br5。

圖1 CsPb₂Br₅微球的表征活動上。(a)的SEM圖和(b)能譜圖。

吸收光譜出現(xiàn)兩個(gè)明顯的吸收過程進一步推進，主吸收約為370nm導向作用，表明CsPb₂Br₅帶隙與報(bào)道一致為3.35eV,第二個(gè)斜率與PL光譜波長相同，與綠色發(fā)光相關(guān)應用的選擇，綠色發(fā)射光為殘余CsPbBr₃十大行動。

圖2 室溫下吸收光譜（藍(lán)色）和PL光譜（綠色）

耶老師團(tuán)隊(duì)自主搭建了熒光光譜和共振拉曼光譜分析系統(tǒng)，其中分別使用了北京卓立漢光儀器有限公司研發(fā)的Omni-λ500i影像譜王光柵光譜儀進(jìn)行光譜分光背景下，TEHVPMT制冷型光電倍增管進(jìn)行拉曼信號采集綜合措施。PL光譜與溫度演變關(guān)系如圖3所示，溫度升高導(dǎo)致晶格膨脹引起帶隙變化自然條件，PL發(fā)生藍(lán)移設計標準，由538.5nm至520.2nm，這也是鈣鈦礦半導(dǎo)體中的*特現(xiàn)象互動互補。圖3b中的PL峰的半高寬展寬特性與CsPbBr₃一致發揮重要帶動作用。圖3c顯示了在不同溫度下PL時(shí)間響應(yīng)曲線，呈現(xiàn)出非單指數(shù)衰減意料之外，壽命為幾納秒文化價值。壽命隨著溫度的升高而增加，這也是鈣鈦礦CsPbBr₃的一個(gè)典型特征置之不顧。以上結(jié)果表明綠色發(fā)射光是因?yàn)镃sPb₂Br₅中殘留CsPbBr₃導(dǎo)致不斷完善。

圖3 (a) PL光譜的溫度演化，(b)峰中心和峰寬方便，(c)光譜峰位在10 ~ 300 K范圍內(nèi)的PL衰減曲線基礎上。

采用DFT計(jì)算了帶隙寬度的晶格依賴性，如圖4所示應用領域，結(jié)果表明CsPb₂Br₅的帶隙為3.388eV, CsPbBr₃帶隙為2.242eV.帶隙隨晶格改變情況如4c所示取得顯著成效。

圖4 晶格能帶圖，（a）CsPb₂Br₅，（b）CsPbBr₃不容忽視，（c）帶隙隨晶格改變情況

在10K溫度下CsPb₂Br₅的PL光譜提高、共振拉曼光譜和632.8nm激發(fā)的拉曼光譜如圖5所示。PL光譜表明CsPb₂Br₅樣品主熒光峰位于538nm附近進入當下。532nm激發(fā)下產(chǎn)生了共振拉曼（圖5a）紮實，拉曼峰歸屬于ω₁，ω₂新體系、ω₃的基本聲子模式和ω₁+ω₂投入力度、2ω₁+ω₂的泛頻〔浑y發現；韭曌幽芰糠謩e為3.7,6.3和18.8meV貢獻法治，對應(yīng)的拉曼波數(shù)位于30、50和150cm^-1發展需要。該共振拉曼隨溫度升高而迅速降低攻堅克難，50K時(shí)消失不見。采用632.8nm激光器在室溫環(huán)境激發(fā)拉曼光譜可以獲取位于77顯示、105和132cm^-1的三個(gè)拉曼峰雙向互動。CsPb₂Br₅為四邊形結(jié)構(gòu)，不存在28 cm^-1和32 cm^-1拉曼峰位設計能力，本文中30 cm^-1的拉曼峰表明制備的CsPb₂Br₅樣品中含有CsPbBr₃品牌，進(jìn)一步證實(shí)了CsPb₂Br₅的綠色發(fā)光機(jī)理來源于微球中含有CsPbBr₃。

圖5 CsPb₂Br₅微球的拉曼光譜更為一致。 (a) 473和532 nm激光在10 K激發(fā)下的PL光譜 (b) 532 nm激發(fā)的共振拉曼信號;(c)室溫下632.8 nm激發(fā)下的拉曼光譜信號

作者簡介

耶紅剛副教授等形式，西安交通大學(xué)物理學(xué)院碩士生導(dǎo)師。研究方向?yàn)樾滦桶雽?dǎo)體材料的光學(xué)性質(zhì)與光電器件研究與應用，半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)的制備提供深度撮合服務、物理性質(zhì)與應(yīng)用研究，半導(dǎo)體電子結(jié)構(gòu)的*一性原理計(jì)算與調(diào)控設(shè)計(jì)等的發生。在ACS Applied Nano Materials組成部分、J. Mater. Chem. C、Journal of Physical Chemistry C等國際期刊發(fā)布多篇論文新的動力。

產(chǎn)品推薦

本研究使用了北京卓立漢光儀器有限公司研發(fā)的Omni-λ500i影像譜王光柵光譜儀進(jìn)行光譜分光的過程中，TEHVPMT制冷型光電倍增管進(jìn)行信號采集。

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