近日，河北大學(xué)物理學(xué)院發(fā)光與顯示課題組在無機(jī)金屬鹵化物的多自陷激子發(fā)光調(diào)控方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)工作“Excitation-Mode-Selective Emission through Multiexcitonic States in a Double Perovskite Single Crystal”以河北大學(xué)為第一單位發(fā)表在國(guó)際光學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Light:Science & Application》（2025,14, 21, IF = 20.6）。索浩博士為該論文的第一兼通訊作者，碩士研究生王楠和張宇為共同第一作者，西北大學(xué)郭崇峰教授和香港城市大學(xué)王鋒教授為共同通訊作者。
近年來，全無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦作為新一代發(fā)光材料，因其獨(dú)特的“主-客體”結(jié)構(gòu)、溶液可加工性以及可調(diào)諧的光致發(fā)光特性，在照明顯示、輻射探測(cè)、先進(jìn)傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。這類低維金屬鹵化物的發(fā)光主要源于自陷激子復(fù)合，通常具有寬帶發(fā)射、較大的斯托克斯位移以及較小的自吸收等特點(diǎn)。然而，針對(duì)無機(jī)金屬鹵化物晶體在X射線和機(jī)械力刺激下多激子發(fā)射調(diào)控的研究相對(duì)滯后。因此，亟待拓展無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦在多重激勵(lì)/刺激通道下的光學(xué)特性，以滿足其在實(shí)際應(yīng)用中的多樣化需求。為此，本文采用具有全無機(jī)鹵化物雙鈣鈦礦單晶作為研究對(duì)象，通過單一銻離子摻雜實(shí)現(xiàn)了可由紫外光、X射線以及機(jī)械力選擇性激發(fā)的多重激子發(fā)射。得益于較小的能量串?dāng)_和散射效應(yīng)，在雙鈣鈦礦透明晶體中實(shí)現(xiàn)了源于多自陷激子態(tài)的量子產(chǎn)率接近100%的光致發(fā)光、小時(shí)級(jí)別長(zhǎng)余輝發(fā)射以及可重復(fù)的高效力致發(fā)光。此外，本文不僅在實(shí)驗(yàn)上明確了稀土基雙鈣鈦礦基質(zhì)中的藍(lán)色發(fā)射主要來源于原料中存在的銻離子雜質(zhì)，也在單一組分無機(jī)鹵化物中實(shí)現(xiàn)了從紫外C至近紅外范圍的力致發(fā)光調(diào)控，涵蓋了4f-4f、5d-4f、3d-3d及激子復(fù)合等多種發(fā)光機(jī)制。該工作不僅為低維金屬鹵化物鈣鈦礦的研究提供了創(chuàng)新范例，也拓展了其在新型多級(jí)數(shù)據(jù)加密與一體化認(rèn)證技術(shù)的應(yīng)用前景。
以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金基礎(chǔ)專項(xiàng)、香江學(xué)者計(jì)劃、河北大學(xué)生命科學(xué)與綠色發(fā)展研究院青年拔尖人才培養(yǎng)項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)的資助。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41377-024-01689-7
（物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院供稿）
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