Bi3+-Ln3+（Ln = Er and Yb）共掺的Cs2AgInCl6双钙钛矿近红外发射材料

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  Bi3+和镧系离子以前共掺杂在金属氧化物中作为光敏化剂和发射中心。但这种共掺杂现象在Si、GaAs、CdSe等**半导体中尚不清楚，因为金属离子的配位数（CN）为4，不足以容纳大尺寸的Bi3+和镧系离子。配位数为6的金属卤化物钙钛矿为Bi3+和镧系离子的配位提供了机会。研究表明，Bi3+掺杂会在372 nm处产生新的吸收通道，使得Cs2AgInCl6双钙钛矿材料适合于紫外LED的激发。

   将Bi3+和Ln3+引入到CsAgInCl6晶格中的思想。Bi3+共掺杂改变了带边的分态密度，在较低的能量下产生了新的光吸收通道。然后将吸收的能量**地转移到Er3+或Yb3+的f电子，促进近红外（NIR）掺杂发射。在370 nm激发下，Bi3+-Er3+共掺Cs2AgInCl6的发射强度是掺Er3+的Cs2AgInCl6的45倍。在994 nm发射的Bi3+-Yb3+共掺样品中也观察到类似的结果。采用温度依赖光谱和性原理计算相结合的方法，研究了Bi3+-Ln3+共掺Cs2AgInCl6的光学敏华和发光过程。

图1。（a）Cs2AgInCl6晶格中Bi3+-Er3+共掺示意图。（b）掺Er3+和Bi3+-Er3+共掺Cs2AgInCl6的PXRD和（c）紫外可见吸收光谱。吸收光谱是从粉末样品的测量漫反射光谱通过Kubelka-Munk变换得到的，其中α是吸收系数，S是散射系数。插图（c）是Bi3+掺杂和未掺杂Cs2AgInCl6在可见光下的照片。（d）可见区的荧光光谱。插图显示了商业紫外LED上涂有Bi3+-Er3+共掺Cs2AgInCl6的白色发光二极管（LED）的数码照片。（e）混合了BaSO4的粉末样品的多个点上平均的近红外PL光谱，用于强度的定量比较。370nm激发。插图显示了涂有商用紫外LED的Bi3+-Er3+共掺Cs2AgInCl6的近红外发射，白光LED如图1d插图所示。（f）Bi3+-Er3+共掺Cs2AgInCl6的发光波长在可见光（700nm）和近红外（1540）区域的PL和PLE谱。（c）和（f）中的光谱光谱垂直放置，以清晰显示。

图2。（a）掺Er3+和Bi3+-Er3+共掺Cs2AgInCl6在300k下的发光衰减动力学。激发波长为360nm。（b）Bi3+-Er3+共掺Cs2AgInCl6在5.7k~300 k的变温下的PL谱，（c）PL强度变化和（d）PL衰减。I1540和I1555在（c）是1540nm和1555 nm处的峰值强度。（e）比较Bi3+-Er3+共掺Cs2AgInCl6和未掺杂样品的光吸收和发射过程。对于未掺杂的Cs2AgInCl6，观察到非常微弱或没有发射

图3。（a）粉末样品（掺Yb3+或Bi3+-Yb3+共掺Cs2AgInCl6）与BaSO4混合后的多个点平均的PL谱，用于强度的定量比较。（b）Bi3+-Yb3+共掺Cs2AgInCl6在994nm处的光致发光衰减动力学。

图4。（a）Cs2AgInCl6和（b）Bi3+掺杂Cs2AgInCl6的分态密度。Bi3+的浓度相对于In3+为12.5%，高于实验掺杂浓度。