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Unveiling Mechanism of Temperature‐Dependent Self‐Trapped Exciton Emission in 1D Hybrid Organic–Inorganic Tin Halide for Advanced Thermography

材料科学 卤化物 激子 机制(生物学) 化学物理 热成像 化学工程 光电子学 纳米技术 光化学 无机化学 红外线的 光学 凝聚态物理 冶金 化学 哲学 物理 工程类 认识论
作者
Yan‐Mei He,Xinyi Cai,Xiaochen Wang,Mikkel B. Liisberg,Jakub Dostál,Muyi Zhang,Miroslav Kloz,Feng Gao,Tönu Pullerits,Junsheng Chen
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adom.202402061
摘要

Abstract Lead‐free hybrid metal halide phosphors/crystals showing self‐trapped exciton (STE) emission have been recently explored for thermography due to the strong temperature dependence of their photoluminescence (PL) lifetime ( τ ). However, realizing high‐spatial‐resolution thermography using polycrystalline powders or crystals presents a challenge. Moreover, the underlying mechanism of temperature‐dependent STE remains elusive. Herein, a homogeneous 1D ODASn 2 I 6 (ODA, 1,8‐octanediamine) nm‐scale thin film exhibiting efficient STE emission is investigated. The PL decay shows a strong temperature dependence from 275 K ( τ ≈ 1.31 µs) to 350 K (τ ≈ 0.65 µs) yielding a thermal sensitivity of 0.014 K −1 . By employing temperature‐dependent transient absorption spectroscopy, detailed information is obtained about the relaxation processes prior to the STE formation. Simultaneous analyses of steady‐state and time‐resolved spectroscopies lead to a self‐consistent model where the thermally activated phonon‐assisted nonradiative pathway explains the temperature dependence of the PL lifetime via a conical intersection between the ground state and STE potential energy surfaces. Finally, a discernible 50 ns variation in PL lifetimes across different heated regimes over a distance of 1.15 mm is successfully demonstrated with fluorescence lifetime imaging microscopy, underscoring the substantial potential of ODASn 2 I 6 thin film for high‐spatial‐resolution thermography.
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