近日，河北大學物理學院發光與顯示課題組在無機金屬鹵化物的多自陷激子發光調控方面取得重要進展，相關工作“Excitation-Mode-Selective Emission through Multiexcitonic States in a Double Perovskite Single Crystal”以河北大學為第一單位發表在國際光學領域頂級期刊《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，西北大學郭崇峰教授和香港城市大學王鋒教授為共同通訊作者。
近年來，全無機金屬鹵化物鈣鈦礦作為新一代發光材料，因其獨特的“主-客體”結構、溶液可加工性以及可調諧的光致發光特性，在照明顯示、輻射探測、先進傳感等領域展現出廣闊的應用前景。這類低維金屬鹵化物的發光主要源于自陷激子復合，通常具有寬帶發射、較大的斯托克斯位移以及較小的自吸收等特點。然而，針對無機金屬鹵化物晶體在X射線和機械力刺激下多激子發射調控的研究相對滯后。因此，亟待拓展無機金屬鹵化物鈣鈦礦在多重激勵/刺激通道下的光學特性，以滿足其在實際應用中的多樣化需求。為此，本文采用具有全無機鹵化物雙鈣鈦礦單晶作為研究對象，通過單一銻離子摻雜實現了可由紫外光、X射線以及機械力選擇性激發的多重激子發射。得益于較小的能量串擾和散射效應，在雙鈣鈦礦透明晶體中實現了源于多自陷激子態的量子產率接近100%的光致發光、小時級別長余輝發射以及可重復的高效力致發光。此外，本文不僅在實驗上明確了稀土基雙鈣鈦礦基質中的藍色發射主要來源于原料中存在的銻離子雜質，也在單一組分無機鹵化物中實現了從紫外C至近紅外范圍的力致發光調控，涵蓋了4f-4f、5d-4f、3d-3d及激子復合等多種發光機制。該工作不僅為低維金屬鹵化物鈣鈦礦的研究提供了創新范例，也拓展了其在新型多級數據加密與一體化認證技術的應用前景。
以上工作得到了國家自然科學基金面上項目、中央引導地方科技發展資金基礎專項、香江學者計劃、河北大學生命科學與綠色發展研究院青年拔尖人才培養項目等經費的資助。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41377-024-01689-7
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