環境に優しい鉛フリーのマンガンハライドによるホワイトLEDおよびX線シンチレーション用途向けの高効率で調整可能なエミッション

環境に優しい金属ハライドは、照明およびX線画像処理用途向けのエネルギー転換エミッターとして新たな候補となっています。本研究では、テトラメチルアンモニウムマンガン塩化物（C₄H₁₂NMnCl₃）とテトラエチルアンモニウムブロミド（(C₈H₂₀N)₂MnBr₄）の発光単結晶が、簡単な常温蒸発法で合成されました。C₄H₁₂NMnCl₃および(C₈H₂₀N)₂MnBr₄は、それぞれ八面体および四面体に配位したMn²⁺を有し、635nmおよび515nmでピークを持つ赤および緑のエミッションを示し、どちらもMn²⁺の4T₁–6A₁遷移に由来しています。また、特定の結晶構造の恩恵により、高いフォトルミネセンス量子収率（PLQY）である91.8%および85.1%を表わしています。青色光下での強い光励起、高いPLQY、調整可能なエミッションスペクトル、良好な環境安定性のおかげで、C₄H₁₂NMnCl₃と(C₈H₂₀N)₂MnBr₄の混合物を基にしたホワイトLEDは、商業レベルに迫る96 lm W⁻¹の優れた光束効率を発揮し、3000時間の運用後に明らかなフォトルミネセンス強度の劣化を示しません。さらに、マンガンハライドはX線励起下でも興味深い特性を示し、C₄H₁₂NMnCl₃および(C₈H₂₀N)₂MnBr₄は、それぞれ50 500および24 400 photons MeV⁻¹の定常状態X線光出力を示し、検出限界は36.9および24.2 nGy air s⁻¹であり、放射線耐性が良好であり、5 lp mm⁻¹の高解像度でX線画像示巾を実現しました。本研究は、多機能な発光用途に向けた発光Mn系金属ハライドの新しい道を示しています。