第一作者：马馨悦

通讯作者：孙建辉，张锡钰

通讯单位：黑龙江大学，物理科学与技术学院

论文链接：https://doi.org/10.1364/OL.596472

物理科学与技术学院孙建辉教授团队于2026年5月在美国光学学会旗下权威期刊《Optics Letter》合作发表题为“Ultrafast cascaded energy transfer triggers highly luminescent Te⁴⁺-doped Cs₂ZrCl₆ perovskites” 的研究论文。该研究利用离子液体（ILs）介导晶体生长策略制备Te4+掺杂Cs₂ZrCl₆无铅钙钛矿材料，借助变温光致发光谱（TDPL）与飞秒瞬态吸收光谱（fs‑TAS）开展系统表征。证实离子液体处理能够钝化晶体缺陷、抑制缺陷辅助电子‑声子耦合，同时大幅加速从基质到掺杂离子的超快级联能量传递过程，将材料光致发光量子产率（PLQY）由 60.4% 提升至 90.5%，并且显著改善材料热稳定性。该工作阐明离子液体调控缺陷与激发态动力学的物理机制，为高性能无铅钙钛矿荧光材料开发提供实验依据。

无铅空位有序双钙钛矿Cs₂ZrCl₆是环境友好型光电候选材料，在发光器件领域具备广阔应用前景。但该本征材料发光量子产率较低；Te⁴⁺掺杂虽然可以激活黄绿宽带发射，但仍然受限于晶体缺陷。缺陷会充当非辐射复合中心，捕获中间激子态，削弱基质‑掺杂离子之间的级联能量传递，制约发光效率提升。离子液体策略已被证实可以调控钙钛矿结晶行为，但是离子液体如何钝化缺陷、如何调控全局的级联能量传递动力学过程，尚缺少直接的实验动力学证据。本研究通过离子液体诱导缓慢结晶，实现缺陷钝化。变温PL光谱分析表明离子液体处理样品热激活能量提升至109.9 meV，有效抑制热诱导发光猝灭。飞秒瞬态吸收光谱直接观测完整激发态演化路径：Cs₂ZrCl₆基质自由激子向Te⁴⁺单重态S₁发生能量传递，再经系间窜越（ISC）到达三重态T₁。相比于传统盐酸体系样品，离子液体改性样品将基质向掺杂离子的能量传递时间由 149.0 ps 缩短至 31.0 ps，系间窜越时间由 2115.5 ps 缩短至 732.9 ps，能量传递效率显著提升。机理分析表明，离子液体减缓晶体生长速率，实现高效缺陷钝化，减少缺陷带来的非辐射损耗，从而加快级联能量传递，最终实现超高发光效率。热循环测试进一步证明离子液体改性样品具备更优异的热循环稳定性。

该工作得到黑龙江省自然科学基金（PL2025A016）、黑龙江省高校基础研究青年人才项目（YQJH2023142、2024‑KYYWF‑0144）、黑龙江大学优秀青年基金（JCL202303）的资助。