近日，我组杨斌副研究员等报道了一种基于锰基金属卤化物材料的低热猝灭发光机理，并探究其在高功率LED和高温X射线成像等领域的应用。发光材料通常会表现出明显热猝灭性质，其原因是升高温度会导致如碰撞等引起的非辐射速率增加，从而限制了它们在照明、显示及成像等领域的应用。目前商用的发光材料绝大部分为全无机稀土元素掺杂材料，其合成条件复杂，一般需要高温高压，且由于含有稀土元素，成本较高。因此，用低温溶液法合成不含稀土元素的低热猝灭发光材料具有挑战。
该团队系统研究了锰基有机金属卤化物闪烁体(TTPhP)2MnCl4 (TTPhP+ = tetraphenylphosphonium cation)的发光性能，该材料能同时被紫外光和X射线激发发出绿光，并且表现出优异的低热猝灭性： 和室温相比，其在200°C下的光致发光效率只损失5.5%，X射线激发发光效率损失37%。该团队通过时间分辨发光光谱及热致发光光谱等表征揭示了其低热猝灭发光机理：一方面是由于晶体结构中Mn-Mn之间较大的距离（10.233 Å）阻碍了Mn原子之间的相互作用，降低了非辐射跃迁几率；另一方面是因为材料中生成了缺陷，升高温度时，电子由缺陷态向Mn2+发光态转移，使得由于温度升高导致的发光热猝灭得到了一定的补偿。为了展示该材料优异的性能，该团队分别将该材料应用于白光LED及X射线闪烁体成像，所制备的白光LED的发光光谱在20mA~300mA的驱动电流下基本保持不变，并且在200°C得到的X射线闪烁体成像图片与室温相比空间分辨率仍保持为4lp/mm。这些结果表明其在高功率LED及高温成像方面的潜在应用价值。
相关研究成果以“Organo-Metal Halide Scintillator with Weak Thermal Quenching Up to 200 °C”为题，发表在《物理化学快报》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。该成果的第一作者是大连化物所1101组博士研究生吴燕青。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金（22005295 and 21833009）、中国科学院青年青年创新促进会（20211183）、Lundbeck基金会（R303-2018-3237）等项目的支持。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.2c01573
