（功能材料研究院 通讯员 刘星辰）近日，湖北文理学院功能材料研究院王松教授团队与南开大学李希艳教授团队合作以第一通讯作者在AOM上发表文章。

无铅钙钛矿由于其低维结构而具有独特的晶体结构和光学性能。然而，Cs₂InCl₅·H₂O的0D结构由于其极强的电子-声子耦合相互作用，通常在室温下表现出较差的光学性能。在本研究中，采用掺杂策略将Pb²⁺引入Cs₂InCl₅·H₂O中，实现了高效的宽带蓝色发射，光致发光量子产率(PLQY)为58%。温度相关的PL光谱表明，有效发射归因于晶格中电子-声子耦合强度的减弱和Pb2+掺杂抑制声子辅助的非辐射复合过程。拉曼光谱的结果进一步证实了这一推论的正确性。第一性原理计算结果表明，宽带发射来源于In³⁺和Pb²⁺多面体中的多个发射路径。此外，Pb²⁺掺杂的Cs₂InCl₅·H₂O可以通过吸收空气中的水分，实现从天蓝发射到深蓝发射的转变。值得注意的是，这种变化在加热-冷却循环过程中是可逆的，表现出优异的光学稳定性和可重复回收性。

图文导读

图1 a)正交Cs₂InCl₅·H₂O的晶体结构。b)不同掺杂浓度Pb²⁺掺杂Cs₂InCl₅·H₂O的粉末XRD谱图。c) Pb2+掺杂Cs₂InCl₅·H₂O的XPS。d) Pb2+掺杂Cs₂InCl₅·H₂O的SEM图像及相应的EDS元素映射图。

图2 a,b)Cs₂InCl₅·H₂O a和Pb²⁺掺杂Cs₂InCl₅·H₂O粉末的光吸收和PL光谱。c) Pb²⁺掺杂Cs₂InCl₅·H₂O粉体发射波长相关的PLE光谱。d)不同波长发射带监测Pb²⁺掺杂Cs₂InCl₅·H₂O粉体的PL衰减曲线。

图3 a)Cs₂InCl₅·H₂O a和c) Pb²⁺掺杂Cs₂InCl₅·H₂O的温度相关PL光谱的伪彩色图。b) Cs₂InCl₅·H₂O和d) Pb²⁺掺杂Cs₂InCl₅·H₂O的FWHM随温度的变化。e) 633 nm入射光激发下未掺杂和掺杂Pb²⁺的Cs₂InCl₅·H₂O的拉曼光谱。

图4 DFT分别计算了a、b) Cs₂InCl₅·H₂O和d、e) Pb²⁺掺杂Cs₂InCl₅·H₂O的能带结构和态密度(DOS)图。c)小S值和f)极大S值下无铅钙钛矿的构型坐标模型。ΔEself-trap是自我陷阱的能量。Eex是束缚激子态。GS是基态。ESTE是自捕获激子态。

图5 a)将Pb²⁺掺杂的Cs₂InCl₅·H₂O包埋在蚀刻蝴蝶图案中，通过吸水干燥过程转化产生可逆双发射。b)水释放和吸收过程之间的循环试验(天蓝色排放物的回收)。c)掺杂Pb²⁺增加了[InCl₅·H₂O]²⁻八面体6个键的键长。