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有机-无机杂化半导体材料是一种新型的复合功能材料,它结合了有机半导体材料结构多样性和无机半导体材料高载流子迁移率的优点,在光电、传感器、光学、照明、能量转移等领域有巨大的应用前景,因而受到人们的广泛关注。本文用溶液自组装的方法制备了一系列具有优异发光性能的有机-无机杂化半导体材料,并通过荧光测试、理论计算、X-射线单晶衍射、紫外可见吸收光谱等测试手段深入研究了其发光机理以及相关性质。用环状有机阳离子环戊胺和碳酸镉,在氢溴酸中采用溶液自组装的方法成功合成了一例单组份发白光的有机-无机杂化半导体材料,[C5H9NH3]4CdBr6。该化合物具有双波长发射的特性,通过调节激发波长,其发光颜色可以在蓝紫光和橙光范围内调控。当用340 nm激发光照射时,其表现为白光发射,CIE色坐标为(0.33,0.33),与标准的纯白光色坐标一致。并且该化合物的显色指数高达92.5,使其在固态照明领域具有潜在的应用价值。理论计算及相关实验结果表明,该化合物的白光发射是有机阳离子与缺陷协同作用的结果。此外,该化合物的导电率随温度的升高而增大,说明其是一个典型的半导体材料。利用二元胺阳离子2-甲基-1,5-戊二胺与醋酸铅,在氢溴酸中成功设计合成了一种发白光的有机-无机杂化半导体材料。该化合物的分子式为[C6H12N2H6]PbBr4,具有二维层状钙钛矿的结构特性。当用280 nm激发光照射时,其CIE色坐标为(0.24,0.23),位于蓝白光区。值得注意的是,该化合物的显色指数高达96,是目前已知的发白光的二维层状钙钛矿中的最高值。结构分析显示,该化合物的无机层部分([PbBr6]2-基团)有轻微的扭曲,表现为波纹状,这种独特的结构使其晶格内部产生强的电子-声子耦合,导致了白光的发生。紫外可见吸收光谱显示,该化合物的吸收截止边为413 nm,计算所得禁带宽度为3.0 eV。利用结构易变的二正丁胺阳离子与三氧化二锑,在盐酸中成功合成了一种发黄光的有机-无机杂化相变材料,(C8H18NH2)2SbC15。在345 nm激发光照射下,该化合物发射很强的黄光,发射峰位于585 nm,量子产率为10.5%。此外,该化合物还具有结构相变的特性,相变温度为346 K。对该化合物的变温荧光测试结果显示,相变对化合物的荧光没有影响。机理研究显示,该化合物的发光主要源自于结构中孤立的[SbCl5]2-基团,而相变产生的原因主要是结构中Sb原子的位移和氢键键长的改变。