拒绝重金属!科学家研制出无铅光致发光材料

时间:2018-10-10 17:29:02  来源:材料科技在线

(a)通过将新型光致发光0D材料与黄色荧光粉混合,科学家们能够制作出白色光致发光薄膜,这是该材料的潜在应用之一;(b)通过简单地调节0D材料和黄色荧光体的比例,可以改变光致发光膜的颜色。图片来源:Advanced Materials

  通过设计制造成本低廉的新型光致发光材料,使用无毒且稳定的起始材料,日本东京工业大学的科学家们已经增强了他们对光致发光的量子性质的理解。他们在Advanced Materials杂志的一篇论文中描述了这种新型光致发光材料。

  理解和掌握光的产生可以使研究人员能够为各类应用构建和改进各种光学和电子设备。量子点(QD)是一种特殊的纳米粒子,在被激发时以特定频率发光。但由于多种因素的共同作用,它们的应用目前受到限制:制造QD薄膜很困难,它们使用的是有毒的起始材料如镉和铅,合成成本高。

  一些光致发光的零维(0D)材料(其中电子被限制在几纳米并且可以被激发产生光)也已经过测试,但它们仍然非常依赖于铅。现在,由Hideo Hosono领导的东京工业大学的科学家们设法设计了一种新型的光致发光无铅0D材料,并对其进行了分析,以深入了解光致发光材料的性质。

  这种材料由铯、铜和碘(Cs3Cu2I5)构成,并具有晶体结构。铯原子限制了[Cu2I5 ] 3-,当被与激发QD的那些类似的特定频率激发时,它们便发射蓝光。研究人员能够利用这种材料制造稳定且具有优异光致发光特性的薄膜。“这种薄膜在环境条件下表现出良好的稳定性,即两个月内光致发光量子产率(PLQY)没有明显降低。”Hosono表示。

  随后该团队进一步展示了这种材料的两种应用。第一种应用是白色发光膜,通过将蓝色发光材料与特定比例的黄色磷光体混合,以产生白光。然后可以简单地改变所用成分的比例来制备发出不同颜色光的膜。

  第二个应用是蓝色LED,但它的电致发光(EL)性能并不好。然而,这使得团队能够更好地理解基础EL机制,这将在未来的研究中发挥作用。Hosono总结道:“已经证明,基于Cu(I)卤化物的低维化合物的探索是获得无铅高量子产率发光材料的新途径。”这些材料有望在未来的光学和纳米技术应用中发挥重要作用。

  原文来自materialtoday,原文题目:New study sheds light on lead-free photoluminescent material,由材料科技在线团队翻译整理。