分子排列方式决定了在有机/二维半导体界面进行光子上转换时，是采用一步法还是两步法实现三重态敏化

《ACS Nano》：Molecular Packing Dictates One-Step vs Two-Step Triplet Sensitization for Photon Upconversion at the Organic/2D Semiconductor Interface

近红外光上转换机制在有机/二维半导体异质结构中研究，通过二苯乙烯（rubrene）不同结晶相与WSe?单层的异质结，发现正交相rubrene经两步间接电荷转移实现高量子效率（86%），而单斜相采用直接Dexter机制（47%）。紫外光电子能谱和光学表征揭示分子π堆积差异导致界面能带对齐不同，调控三重态敏化路径与效率。

　　

通过三重态-三重态湮灭（TTA）在新兴的有机/二维半导体异质结构中实现近红外（NIR）光子上转换，对于光收集和光电应用具有巨大潜力。然而，有机/无机界面处关键的三重态敏化机制及其动态过程，尤其是分子排列和构型的作用，仍然未被充分研究且被忽视。在本研究中，我们使用了以WSe₂单层作为近红外敏化剂的rubrene/WSe₂异质结构，并以正交（Orth）、单斜（Mono）和非晶（Amorphous）相的rubrene作为湮灭剂，观察到这两种异质结构中都发生了NIR到可见光的光子上转换，但三重态敏化的机制和路径存在显著差异：在Mono异质结构中为一步直接激子Dexter能量转移；而在Orth异质结构中则通过两步间接电荷转移介导的三重态敏化。具体而言，在Orth异质结构中，超快空穴转移（约5.3皮秒）后紧接着延迟的电子转移（约67皮秒），驱动了两步间接三重态能量转移（TET），其TET量子产率（Φ_TET）高达86%。相比之下，Mono异质结构中表现为缓慢的一步直接Dexter TET，其TET量子产率为47%。进一步的紫外光电子能谱（UPS）和光学测量结果显示，尽管分子组成完全相同，但由于分子π堆叠方式的不同，界面能带对齐情况也存在显著差异：Orth相中分子间的小位移和强相互作用提升了最高占据分子轨道（HOMO）的能量，有效促进了连续的电荷转移过程；而Mono相中分子间的弱相互作用限制了TET仅通过Dexter机制进行。这项工作揭示了分子排列是影响有机/二维半导体界面处三重态敏化路径和效率的关键因素，为固态光子上转换的设计和优化提供了理论依据。