北京高壓科學(xué)研究中心研究員呂旭杰與楊文革帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),選擇一種具有獨(dú)特晶格畸變的二維鈣鈦礦材料(HA)2(GA)Pb2I7作為研究對(duì)象,利用高壓同步輻射X射線衍射等原位測(cè)試技術(shù),對(duì)其激子產(chǎn)生、缺陷俘獲和復(fù)合的行為與發(fā)光效率之間的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)研究。相關(guān)成果日前發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)國(guó)際版》。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著壓力的升高,該材料的激子缺陷俘獲顯著減少。當(dāng)壓力達(dá)到1.6吉帕(GPa)時(shí),激子缺陷態(tài)完全消失,熒光強(qiáng)度獲得了12倍的增幅。原位結(jié)構(gòu)表征揭示了壓力改變對(duì)晶格畸變的調(diào)控效果:晶格收縮使聲子硬化,從而降低了激子—聲子相互作用,抑制了激子缺陷態(tài)的產(chǎn)生,大幅減小非輻射復(fù)合途徑,從而提升其發(fā)光效率。
此外,該研究還首次報(bào)道了在卸壓過(guò)程中一個(gè)不可逆的奇特相變過(guò)程,并發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的黃色非晶相。該黃色非晶相的帶隙會(huì)在卸壓過(guò)程中不斷增大。有趣的是,當(dāng)壓力降低到1.5 GPa時(shí),不發(fā)光的黃色非晶相會(huì)在激光照射下逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)光的橙色相。該團(tuán)隊(duì)利用這一現(xiàn)象在金剛石對(duì)頂砧壓腔內(nèi)的樣品上激光雕刻了“HP”字樣。當(dāng)壓力完全釋放后,黃色非晶相會(huì)自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬?,其發(fā)光效率較壓力處理前的樣品提升了100%。進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)表征與光譜分析結(jié)果顯示,該相具有更高的晶體學(xué)對(duì)稱(chēng)性和更少的激子缺陷態(tài)。
原標(biāo)題:二維鈣鈦礦發(fā)光性能隨壓力加大而提升