Efficient near-infrared phosphors discovered by parametrizing the Eu(II) 5d-to-4f energy gap

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作者
Shuxing Li,Mahdi Amachraa,Chi Chen,Le Wang,Zhenbin Wang,Shyue Ping Ong,Rong‐Jun Xie
出处
期刊:Matter [Elsevier BV]
卷期号:5 (6): 1924-1936 被引量:71
标识
DOI:10.1016/j.matt.2022.04.009
摘要

Summary

Inorganic materials with rare-earth activators (e.g., Ce, Eu) exhibit broad 5d-to-4f emission spectra characterized by a strong host material dependency. Despite extensive research, the development of an efficient and near-infrared (NIR) 5d-to-4f emission remains elusive. Herein, we introduce key descriptors of the Eu(II)-host interactions and predict the in-crystal 5d-to-4f energy gap with a root-mean-square error of ca. 0.03 eV (7.0 nm). By incorporating this luminescence predictor into a high-throughput screening of 223 nitride materials in the Inorganic Crystal Structure Database, we identify and experimentally validate (Sr,Ba)3Li4Si2N6:Eu(II) with NIR emissions of λem = 800 ∼ 830 nm and high quantum efficiencies (QEs) of 30% ∼ 40%, leading to an NIR light power ∼3× superior to prevailing NIR emitters. The ultralong λem and high QE stem from a coordinated energy transfer and an optimized electronic delocalization around Eu(II). This work provides a cost-efficient computational approach for discovering phosphors with desired emissions.
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