Получен яркий галогенидный синий фотолюминофор | Популярный Университет

Получен яркий галогенидный синий фотолюминофор

Получен яркий галогенидный синий фотолюминофор

Китайские исследователи получили новый неорганический люминофор, испускающий свет в диапазоне чистого синего света (460-480 нм). Тетрабромоцинкат цезия Cs2ZnBr4, допированный медью, обладает высокой стабильностью и лучшим квантовым выходом фотолюминесценции среди аналогичных галогенидов. Исследование опубликовано в Angewandte Chemie.

Некоторые вещества обладают способностью к фотолюминесценции — их называют называют фотолюминофорами, они способны поглощать свет меньшей длины волны, и испускать свет с большей длиной волны. Таким образом, можно превращать один свет в другой — например, ультрафиолет в видимый свет какого-либо цвета.

В качестве потенциальных фотолюминофоров с высокой эффективностью и гибкой подстройкой цвета рассматривают целый класс химических соединений — сложные нуль-мерные галогениды металлов. Варьируя их состав, учёные добиваются фотолюминесценции с испусканием света различной длины волны. Однако наиболее сложно получить синий свет.

Сложные галогениды, способные к фотолюминесценции в синей области, уже существуют — например, Cs2SnCl6:Bi или Cs3Cu2I5. Однако они испускают более глубокий синий свет, длиной волны менее 460 нм. Для применения в дисплеях или лампах же нужны вещества, обладающие хорошей эмиссией в диапазоне чистого синего света (460-480 нм).

В основе нового люминофора лежит тетрабромоцинкат цезия Cs2ZnBr4. Кристаллы этого соединения обладают фотолюминесценцией (с пиком эмиссии в ~465 нм), но достаточно слабой — с квантовым выходом (эффективностью) порядка 4 %. Увеличить интенсивность эмиссии света исследователям удалось, замещая части атомов цинка на атомы меди.

Монокристаллы чистого и модифицированного соединений авторы получали путём совместной кристаллизации исходных солей и допанта — ZnBr2, CsBr и CuBr — из водных растворов. Варьированием содержания бромида меди в исходном растворе учёные добивались различной степени замещения атомов цинка в кристалле. Наибольшая степень замещения, которую удалось получить, — 0.69 мольных процента меди. Дальнейшее увеличение содержания CuBr в исходном растворе приводило к образованию примесной фазы CsCu2Br3.

Внедрение атомов меди в структуру Cs2ZnBr4 контролировали несколькими методами. Рентгенофазовый анализ показал, что структура допированных кристаллов аналогична структуре чистых кристаллов. Результаты энергодисперсионного анализа монокристаллов свидетельствуют о равномерном распределении всех элементов в их объеме. Наконец, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и спектроскопия ЭПР подтвердили зарядовое состояние ионов меди Cu+.

Далее исследователи сравнили оптические свойства чистого Cs2ZnBr4 и допированного. Различие наблюдалось уже в спектрах поглощения — допированные образцы показали дополнительную полосу поглощения света при 311 нм. Причём увеличение содержания меди в кристалле приводит к более интенсивному поглощению света в этой области.

Исследование спектров фотолюминесценции показало, что увеличение содержания меди увеличивает квантовый выход фотолюминесценции. Для кристалла с максимальным содержанием меди в 0.69 мол.% квантовый выход составил 65.3 % (против 3.6 % для кристалла без меди). Авторы отмечают, что это наивысшее значение среди известных аналогичных неорганических галогенидов с люминесценцией в области чистого синего света.

Помимо отличных оптических свойств, допированные кристаллы обладают хорошей устойчивостью. За пять месяцев выдержки в комнатных условиях образец не изменил ни свой фазовый состав, ни оптические свойства. Также, согласно термическому анализу, кристаллы нового люминофора устойчивы вплоть до 500°C.

Помимо этого, китайские исследователи получили рубидиевый аналог нового люминофора — Rb2ZnCl4, также допированный медью. Эти кристаллы также обладают высоким квантовым выходом (73.1 %) и испускают свет небесно-синего цвета (485 нм). Высокая устойчивость и отличные оптические свойства делают новый люминофор и его аналоги потенциально интересными для применения в различных лампах, дисплеях, светодиодах и прочих оптоэлектронных устройствах.

Автор: Максим Мазурин
Редактор: Анастасия Воротникова

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: