摘要
近年来，零维金属卤化物材料因其载流子扩散长度长、陷阱密度低、禁带宽度可调、光致发光量子产率（PLQY）高等优点而快速发展，被广泛应用于发光二极管、探测照明和光传感器等领域。相比于三维钙钛矿材料，零维金属卤化物由于具有较宽的带隙和较大的激子结合能，从而表现出独特的光物理性质，在光电器件领域具有广阔的发展前景。传统的零维铅基金属卤化物虽然光电性能更为优异，但是铅的毒性限制了其进一步发展，寻找低维非铅卤化物荧光材料是目前的研究趋势。本文将目光转向了与Pb2+同样具有ns2孤对电子的主族金属（Bi3+、Sb3+），基于ns2孤对电子的低维卤化物荧光材料，由于软晶格和强电子-声子耦合，可以表现出自限域激子（STEs）光致发光的特性，发射光谱具有宽发射、大斯托克斯位移和高效率等特点，在显示器，光电照明等领域具有广阔的发展前景。本论文的主要研究工作如下： 1、Cs3BiCl6:Sb荧光材料：通过简便的反溶剂结晶法合成Cs3BiCl6零维金属卤化物。研究发现Cs3BiCl6晶体在紫外灯的激发下并没有荧光现象，但是通过Sb3+掺杂调控后，该化合物在紫外灯的照射下具有高效的黄绿光宽带发射（550nm），发射峰具有较大的斯托克斯位移（170nm）和大的半峰宽（FWHM=132.6nm），其光致发光量子效率（PLQY）为15.85%，一系列光学表征表明Cs3BiCl6:Sb的荧光现象来源于Sb3+激发态时晶体结构扭曲导致的STEs发光。 2、新的[EuxTb1-x?8DMSO]BiCl6荧光材料（CCDC：2166627/2244520）：为了进一步提高零维铋基金属卤化物的荧光效率，在上一章Cs3BiCl6的基础上用大尺寸的阳离子[EuxTb1-x?8DMSO]3+替换Cs+，合成了一系列[EuxTb1-x?8DMSO]BiCl6零维金属卤化物荧光材料。当Tb3+和Eu3+的相对浓度比发生改变时，荧光材料的颜色从红色到绿色发生变化，PLQY最高为38.96%。当Eu3+和Tb3+同时存在时，化合物在不同波长的紫外灯下表现出不同的荧光现象，颜色差异明显，肉眼易于观察，在防伪应用方面具有广阔的发展前景。一系列光学表征结果表明，[EuxTb1-x?8DMSO]BiCl6零维金属卤化物的荧光现象主要是来自Eu3+的5D0→7Fj（j=1、2、3、4）跃迁和Tb3+的5D4→7Fj（j=3、4、5、6）。 3、新的[Re?8DMSO]SbCl6（Re=Eu/Tb/Y）荧光材料（CCDC：2182675/2182676/2182677）：在上一章[EuxTb1-x?8DMSO]BiCl6荧光材料的基础上，保留稀土离子荧光发射的同时使用化学活性更高的Sb3+取代Bi3+，合成了[Re?8DMSO]SbCl6（Re=Eu/Tb/Y）零维金属卤化物荧光材料，该化合物具有优异的光学性质，在380nm的激发波长下，三种荧光材料均表现出明亮的橙黄色，量子产率为41.26%，荧光寿命达毫秒级；当Re=Eu/Tb时，该化合物在420nm的激发波长下，分别表现出红色和绿色的荧光现象，在彩色显示器和防伪领域具有广泛的应用前景。光学研究结果表明，当A位离子为有荧光发射的稀土离子（Eu3+/Tb3+）存在的大尺寸阳离子基团时，存在两个发射中心，分别为稀土离子和Sb3+，荧光现象来源于Sb3+的STEs跃迁和稀土离子的自由激子跃迁发光，在不同激发波长的紫外灯下表现出截然不同的荧光现象。当A位离子含有没有荧光发射的稀土离子（Y3+）时，只有一个发射中心Sb3+，在室温下具有高效的橙黄光发射。
NETL