Progrès de la recherche sur la régulation structurelle, les propriétés optiques et les applications des matériaux à base d'halogénures de cuivre (I) dans les dispositifs optoélectroniques

ZHANG Songting ,  

WU Puyang ,  

ZHU Peichao ,  

HE Shuaiqi ,  

MA Qianhao ,  

LIU Xiaoyun ,  

WU Zhaoxin ,  

YUAN Fang ,  

摘要

Les matériaux à base d'halogénures de cuivre (I) constituent une nouvelle catégorie de matériaux optoélectroniques sans plomb qui ont récemment attiré une grande attention dans le domaine des dispositifs optoélectroniques en raison de leurs propriétés physico-chimiques uniques, de leur diversité structurelle riche et de leurs excellentes performances optoélectroniques. Cet article fait une revue systématique des progrès récents dans la recherche sur les matériaux à base d'halogénures de cuivre (I). À partir de la conception de la structure cristalline, il explore en profondeur leurs propriétés électroniques, optiques ainsi que les stratégies de synthèse contrôlée. Les études montrent que, par la régulation structurelle (comme la sélection des cations de site A et l'optimisation des composants halogénés), les matériaux à base d'halogénures de cuivre (I) héritent non seulement d'un taux quantique de fluorescence élevé et d'une ajustabilité spectrale similaires aux pérovskites à base de plomb, mais améliorent également considérablement la stabilité des matériaux et leur adaptabilité environnementale, résolvant efficacement les problèmes de toxicité et d'instabilité des pérovskites au plomb. On considère généralement que leur émission à large spectre provient d'un mécanisme d'émission des excitons piégés autonomes, caractérisé par un grand déplacement de Stokes, une longue durée de vie luminescente et un fort couplage exciton-photon. L'article présente les techniques de synthèse des monocristaux, des nanocristaux et des films minces, et résume les progrès de l'application de ces matériaux dans les dispositifs optoélectroniques tels que les diodes électroluminescentes (LED), les photodétecteurs et les scintillateurs à rayons X. Par exemple, l'efficacité quantique externe des LED vertes basées sur les halogénures de cuivre (I) a dépassé 13%, le détecteur UV profond basé sur le film Cs₃Cu₂I₅ a atteint une haute sensibilité de 17,8 A·W⁻¹, tandis que le rendement lumineux du scintillateur Cs₃Cu₂I₅ a atteint 79 279 photons·MeV⁻¹. À l'avenir, grâce à un contrôle précis de la dimension des matériaux, à l'optimisation de l'ingénierie des interfaces des dispositifs et à l'exploration de nouveaux scénarios d'application, les matériaux à base d'halogénures de cuivre (I) devraient promouvoir le développement des dispositifs optoélectroniques vers une haute efficacité, une écologie et une multifonctionnalité.

关键词

Matériaux à base d'halogénures de cuivre (I); régulation structurelle; émission des excitons piégés autonomes; dispositifs optoélectroniques; matériaux sans plomb

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