合肥工業大學在非鉛金屬鹵化物發光材料及信息加密研究領域取得新進展

　　【儀表網 研發快訊】近日，合肥工業大學材料科學與工程學院蔣陽教授、童國慶教授團隊與微電子學院許俊教授課題組合作，在非鉛金屬鹵化物發光材料及信息加密研究領域取得新進展，相關研究成果以“Structural Transformation-Engineered Yttrium-Based Lead-Free Metal Halides with Smart Tunable Luminescence via Self-Trapped Exciton and Lanthanide Ion Intrinsic Combined Emissions”為題，發表在材料領域期刊Advanced Functional Materials上，文章第一作者為材料學院博士生李俊春，通訊作者為童國慶教授、許俊教授和蔣陽教授。
 

　　非鉛金屬鹵化物因其具有優異的光學性能、卓越的穩定性以及綠色環保等特性，近年來受到廣泛關注。此外，非鉛金屬鹵化物還可以通過結構轉變實現光譜可調，進一步拓展了其在半導體顯示照明及智能材料等前沿領域的應用。然而，目前關于結構轉變調控發光的非鉛金屬鹵化物材料的研究，主要聚焦于單一發光峰的調節，限制了其在更廣領域的應用。
 

　　為此，合肥工業大學蔣陽教授、童國慶教授團隊與許俊教授課題組合作，創新性引入了“CsCl插入/剝離”過程調控策略，在Sb/Ln(Ln=Ce、Ho和Tb)共摻雜的零維Cs-Y-Cl金屬鹵化物體系中，實現了多發光中心協同作用下的智能可控發光。研究表明，該體系的發光行為主要來源于兩類機制的協同發射：一是銻離子(Sb)誘導的自陷激子(STE)發射，二是鑭系元素(Ln)本征能級躍遷產生的特征發射。通過對“CsCl插入/剝離”過程的精準調控，可以實現Cs3YCl6: Sb/Ln與Cs4YCl7: Sb/Ln之間的可逆結構轉變。這一結構轉變顯著影響了Sb相關的STE發射波段，使其在綠色(~538 nm)與黃色(~588 nm)之間可控切換，而Ln系離子的本征發射則不受結構轉變的影響。因此，基于Cs-Y-Cl: Sb/Ln體系的組合發光呈現出復雜多變的特點。此外，由結構轉變誘導的晶格自凈化過程有效調節了Cs3YCl6體系中的Sb/Ln摩爾比，從而進一步影響Cs-Y-Cl金屬鹵化物的發光光譜峰形。在此基礎上，研究團隊成功利用摻雜后的Cs-Y-Cl金屬鹵化物作為發光材料，構建了多種具有防偽與信息加密功能的圖案，展現出優異的可讀性與高度的保密性能。上述研究得到了國家自然科學基金、安徽省重點研究與開發計劃、安徽省自然科學基金、中央高校基本科研業務費以及黃山學者優秀青年人才計劃等項目支持。
 

　　圖1.Sb/Ce雙摻雜后Cs-Y-Cl金屬鹵化物發光材料在結構轉變過程中的晶體結構變化和顏色調節規律

 

　　圖2.基于摻雜的Cs-Y-Cl金屬鹵化物發光材料在防偽、信息保護圖案和熒光復合薄膜中的應用

 

　　近年來，蔣陽教授、童國慶教授課題組在金屬鹵化物鈣鈦礦材料的合成及半導體光電器件構筑(QLED、WLED、信息保護)等領域取得系列性進展，研究成果先后發表在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Interdisciplinary Materials等材料領域期刊上，其中2篇研究論文被選為封面文章發表。