朱海明课题组 JACS：动态晶格畸变诱导界面电荷转移跃迁驱动光子转换
二维金属卤化物半导体和配体分子界面为构筑具有强界面耦合的新型杂化半导体体系提供了重要契机。然而，这类二维有机—无机界面的光物理过程仍知之甚少，尤其是带隙以下的界面暗态通常没有光学活性，而被之前的研究忽略。
近日，浙江大学朱海明教授课题组联合浙江师范大学南广军教授团队，通过飞秒超快光谱与第一性原理计算，首次在二维金属卤化物(BTm)₂PbI₄中直接观测到由于动态晶格畸变诱导产生显著的本征界面电荷转移(CT)光学跃迁。研究表明，动态晶格畸变可以显著增强有机配体HOMO与无机层CBM之间的轨道重叠，使得本应跃迁禁阻的CT跃迁在带隙以下附近变得显著。更为重要的是，揭示了一个此前未被认识的激发态通道：光直接激发CT态可在皮秒尺度内通过电子回传直接生成有机配体三线态(T)，形成高效三线态敏化路径。
基于这一机制，课题组进一步展示了利用CT跃迁直接驱动的三线态—三线态湮灭(TTA)光上转换过程。在1.43 eV连续激发下，材料不仅出现CT发光，还实现了中心能量提升0.42 eV的上转换发射，首例利用低能量界面CT跃迁实现光子上转换行为，突破了传统上转换体系必须依赖外部敏化剂吸收光子的限制，大幅拓展了可利用光子的能量范围，也为未来开发可吸收亚带隙光子的光电功能材料提供了新的设计思路。相关成果近期在线发表于J. Am. Chem. Soc.上。
界面电荷转移跃迁驱动的三线态生成和光子上转化示意图与能级排布
该论文的通讯作者是浙江大学朱海明教授和浙江师范大学南广军教授，第一作者为浙江大学化学系博士生陶卫健、何国华与浙江师范大学博士生封青杰，研究得到国家自然科学基金委及相关平台项目的支持。
Direct Charge-Transfer Transition Drives Triplet Generation and Photon Upconversion in 2D Hybrid Perovskites
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c14867
Weijian Tao#, Guohua He#, Qingjie Feng#, Yiyang Wang, Tianjing Li, Yahui Li, Enzheng Shi, Guangjun Nan*, and Haiming Zhu*
文字：朱海明课题组
编辑：黄珍珍、邹尔纯