准零维无铅混合卤化物晶体的结构与光学研究：(C6H16N)2ZnI4 和 (C6H16N)2CdI4

《physica status solidi (b)–– basic solid state physics》：Structural and Optical Investigations of Quasi-0D Lead-Free Hybrid Halide Crystals: (C6H16N)2ZnI4 and (C6H16N)2CdI4

本文合成了两种新型无铅有机-无机杂化钙钛矿材料（C6H16N）2ZnI4和（C6H16N）2CdI4，通过单晶X射线衍射确认其单斜晶系结构，带隙分别为4.595 eV和4.255 eV，与计算结果一致。光致发光显示自陷阱激子发光特性，其中（C6H16N）2CdI4的蓝色发光量子效率达1.41%，而（C6H16N）2ZnI4量子效率高达19.64%，为可再生能源和光子学应用提供新方向。

　　

摘要

由于具有优异的光电性能，有机-无机杂化钙钛矿已成为未来光伏和光电设备开发中的领先候选材料。本文合成了两种新型无铅的准零维（0D）有机-无机杂化钙钛矿：(C₆H₁₆N)₂ZnI₄ 和 (C₆H₁₆N)₂CdI₄，这两种材料均属于单斜晶系（P2₁/n空间群），并通过单晶X射线衍射分析得到了验证。其光学带隙分别为 4.595 eV（C₆H₁₆N)₂ZnI₄）和 4.255 eV（C₆H₁₆N)₂CdI₄），这些数值与第一性原理计算结果相符。对 (C₆H₁₆N)₂ZnI₄ 和 (C₆H₁₆N)₂CdI₄ 的光致发光研究表明，它们的发光峰分别位于 393 nm 和 382 nm，这归因于晶格畸变引起的自俘获激子（STE）跃迁。值得注意的是，(C₆H₁₆N)₂CdI₄ 显示出异常的蓝色发光（量子产率：1.41%，寿命：168.5 ps），而 (C₆H₁₆N)₂ZnI₄ 则表现出效率更高的蓝色发光（量子产率：19.64%，寿命：473.7 ps）。这些发现拓宽了 0D 有机-无机杂化钙钛矿材料在可再生能源和光子学领域的应用前景。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。