新型(4-HBA)SbX_(5)·H_(2)O类钙钛矿单晶及其卤素结构对发光特性的调控

发光材料因其在照明、显示、成像等方面的广泛应用而备受关注。作为新兴发光材料之一,钙钛矿类材料的研究及报道较多。其中,铅基钙钛矿的研究取得了巨大进展,光致发光量子产率(PLQY)几乎达到了100%。然而,基于铅基钙钛矿化学毒性和低稳定性,在实际应用过程中需要特殊的封装,因而提高了生产成本并限制了其实际应用领域。被广泛关注的锡基钙钛矿的荧光量子产率几乎能达到90%,但Sn^(2+)易氧化成Sn^(4+),在空气中极不稳定。相较于铅基钙钛矿和锡基钙钛矿,锑基钙钛矿的低化学毒性、高热稳定性等优点突出。此外,锑基钙钛矿的光学性能在过去几年中也取得了很大的进展,有望突破传统钙钛矿应用的局限。在此,我们报道了一系列新型单晶(4-HBA)SbX_(5)·H_(2)O(4-HBA为4-羟基苄胺缩写,X为Cl或Br)。利用溶剂热法可制备高质量的(4-HBA)SbBr_(5)·H_(2)O、(4-HBA)SbBr_(3)Cl_(2)·H_(2)O和(4-HBA)SbCl_(5)·H_(2)O单晶,以上三个材料均为P-1空间群,Sn^(5+)离子与卤素离子和4-羟基苄胺中的羟基离子形成畸变八面体结构。(4-HBA)SbX_(5)·H_(2)O单晶随着Cl^(-)离子浓度的提高,带隙逐渐增大,光致发光波长从618 nm蓝移到595 nm。随着Cl^(-)的引入,激发态电子由八面体中心的Sn^(5+)离子向羟基的复合路径逐渐被向卤素离子的复合路径取代。Sn^(5+)离子向卤素离子的复合大大提高了发光效率,将荧光寿命从12 ns延长到22 ns,光致发光量子产率(PLQY)提高了近40倍。