【物化】超快光譜揭示零維鈣鈦礦發光機理

　　近年來，鹵化物鈣鈦礦材料因其出色的光學性質在太陽能電池、LED、激光器等方面得到了廣泛應用。鈣鈦礦量子點具有熒光量子產率高、熒光峰窄、熒光顏色可調等優點，然而鈣鈦礦塊體材料的熒光往往極弱。在0維鈣鈦礦材料Cs4PbBr6中低維結構使材料中具有強烈的量子限域效應，使Cs4PbBr6塊體依然可以具有較強的熒光。然而Cs4PbBr6的發光機理存在一定的爭議，一部分研究認為其中的熒光來源于CsPbBr3雜質，還有一部分研究認為Cs4PbBr6的熒光來源于一些本征缺陷，如Br空位等。瞬態吸收光譜是一種研究物質激發態性質的重要手段，已經在鈣鈦礦材料的研究中得到了廣泛應用，然而對Cs4PbBr6的瞬態吸收研究并不多。

　　蘭州大學化學化工學院王強教授和張浩力教授課題組制備了Cs4PbBr6與CsPbBr3的單晶，利用粉末XRD、單晶XRD、掠入射XRD以及選區電子衍射等手段對樣品的結晶性進行測試，證明得到結晶性良好的樣品。通過結合時間分辨單光子計數法（納秒尺度）、條紋相機（皮秒尺度）與飛秒瞬態吸收光譜（飛秒尺度）等手段，得到了兩種材料在不同時間尺度下的激發態過程，并進行了解析與比較。

　　近年來，鹵化物鈣鈦礦材料因其出色的光學性質在太陽能電池、LED、激光器等方面得到了廣泛應用。鈣鈦礦量子點具有熒光量子產率高、熒光峰窄、熒光顏色可調等優點，然而鈣鈦礦塊體材料的熒光往往極弱。在0維鈣鈦礦材料Cs4PbBr6中低維結構使材料中具有強烈的量子限域效應，使Cs4PbBr6塊體依然可以具有較強的熒光。然而Cs4PbBr6的發光機理存在一定的爭議，一部分研究認為其中的熒光來源于CsPbBr3雜質，還有一部分研究認為Cs4PbBr6的熒光來源于一些本征缺陷，如Br空位等。瞬態吸收光譜是一種研究物質激發態性質的重要手段，已經在鈣鈦礦材料的研究中得到了廣泛應用，然而對Cs4PbBr6的瞬態吸收研究并不多。

　　蘭州大學化學化工學院王強教授和張浩力教授課題組制備了Cs4PbBr6與CsPbBr3的單晶，利用粉末XRD、單晶XRD、掠入射XRD以及選區電子衍射等手段對樣品的結晶性進行測試，證明得到結晶性良好的樣品。通過結合時間分辨單光子計數法（納秒尺度）、條紋相機（皮秒尺度）與飛秒瞬態吸收光譜（飛秒尺度）等手段，得到了兩種材料在不同時間尺度下的激發態過程，并進行了解析與比較。

　　研究發現在300 nm的激光激發下Cs4PbBr6在330-370 nm處470-515 nm處各存在一個基態漂白信號，在370-440 nm和510-600 nm處各存在一個激發態吸收信號。通過全局擬合得到212 fs、4 ps、113 ps和ns以上等組分，分別對應缺陷態激子捕獲（212 fs）、缺陷態內弛豫（4 ps）及激子復合過程（113 ps 及ns 以上）。CsPbBr3的激發態過程則表現為熱載流子弛豫（925 fs）、激子trap 過程（21 ps）及激子復合過程（336 ps 及ns 以上）。結果表明Cs4PbBr6與CsPbBr3的激發態過程并不相同，且Cs4PbBr6的激發態表現出更短的壽命，表明0維鈣鈦礦Cs4PbBr6的熒光并非來源于CsPbBr3雜質。

　　相關成果發表在The Journal of Physical Chemistry Letters 上，文章的第一作者為蘭州大學碩士研究生劉芮彤。上述研究得到了國家自然科學基金的資助。