《Chemistry of Materials》：Trapped Together: How a Second Phase Induces Extrinsic Self-Trapping Leading to Enhanced Emitting States in 2D Perovskites
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二维铅卤化物钙钛矿（NEA2Pb(Br1-nCln)4）通过调控卤素比例形成缺陷和第二相结构，显著增强宽带发光，归因于外源激子捕获效应，为白光LED开发提供新策略。
这项研究聚焦于二维铅卤化物钙钛矿材料在生成白光方面的潜力，特别是通过自陷效应（self-trapping）实现的宽光谱光致发光（photoluminescence, PL）。研究对象是混合卤素系列的NEA?Pb(Br???Cl?)?（NEA = 2-萘基-2-乙基铵），通过系统分析晶体缺陷对光学性能的影响，揭示了不同卤素比例下材料的结构和发光特性变化。研究发现，氯含量较高的样品表现出更强的宽光谱发射，而不同混合比例的样品在X射线衍射、稳态光谱和时间分辨测量中展现出不同的行为，进一步支持了自陷效应在增强发光性能中的作用。
二维钙钛矿因其优异的光学性能和可调性，近年来成为研究热点。它们在光电子应用中展现出独特的特性，例如有机层的发光行为，使得这些材料在发光二极管（LED）等光电器件中具有重要价值。在生成白光方面，传统的多层磷光材料存在诸多问题，如不同组分的寿命差异导致颜色随时间变化，以及吸收和发射波段的重叠引发自吸收效应。因此，寻找能够在整个可见光波段内持续发光的单一磷光材料成为研究重点。过去的研究表明，不同有机取代基的二维铅卤化物钙钛矿能够通过自陷效应实现宽光谱发射，其中自陷效应源于光激发引起的晶格畸变，形成小极化子-激子（small polaron-exciton）状态。
在本研究中，制备了一系列混合卤素的二维钙钛矿材料，使用了较大的有机NEA阳离子（
图1A），并结合X射线衍射与稳态和时间分辨光学研究，探讨了不同卤素比例下材料的结构和光学行为。研究发现，当氯含量增加时，材料的晶格间距扩大，导致了更宽的发射光谱。在X射线衍射数据中，随着氯比例的增加，样品中出现了两个不同的晶相，特别是在< i >n = 0.2到0.5之间，这种现象通过吸收和光致发光数据得到验证。氯富集的样品（
n = 0.7和0.5）表现出比纯溴化物更强的宽发射特性，而纯氯化物样品（
n = 1）的发射光谱相对较窄。
时间分辨测量对于理解宽发射的来源至关重要。通过时间相关单光子计数（TCSPC）实验，研究者发现纯氯化物样品（NEA?PbCl?）和氯富集混合样品（NEA?Pb(Br?.?Cl?.?)?和NEA?Pb(Br?.?Cl?.?)?）的光致发光衰减时间分别为2.0 ns、2.2 ns和3.0 ns，表明随着溴含量的增加，材料的发光寿命延长，这与自陷效应的增强有关。同时，通过飞秒瞬态吸收（fsTA）实验，研究者观察到了不同卤素比例下材料的光激发动力学过程，进一步支持了自陷效应在增强宽发射中的作用。
研究还发现，氯富集的样品表现出更长的激发态寿命，这可能是因为溴杂质在晶格中引入了更多的缺陷，促进了外源性激子自陷效应。此外，含有两个晶相的样品（
n = 0.5）表现出更长的自陷态寿命，这与时间分辨测量和光致发光数据相一致。这些结果表明，通过控制晶格中的缺陷或引入第二晶相，可以有效提高二维钙钛矿的宽发射性能，为未来白光发射器件的开发提供了新的思路和指导。研究还指出，氯富集的样品在光激发下表现出更宽的发射光谱，这可能与晶格间距的变化和有机层与无机层之间的相互作用有关。这些发现为理解二维钙钛矿的光物理机制和优化其发光性能提供了重要的实验依据。
