锑掺杂锆基金属卤化物的自陷态激子发光及其在防伪加密中的应用

为开发高效环保的发光材料替代铅基体系，研究人员通过溶剂蒸发法合成(TEMA)2 ZrCl6 、Sb3+ 掺杂(TEMA)2 ZrCl6 及(TEMA)2 SbCl5 单晶，实现PLQY从18.6%提升至85.4%，并利用激发波长依赖的多色发射（蓝/黄/红）构建层级防伪平台，为光学信息加密提供新策略。

　　

在全球化贸易与数字经济时代，假冒商品和知识产权侵权问题日益严峻，传统铅基发光材料因毒性和环境敏感性面临淘汰。有机-无机杂化金属卤化物因其可调谐光电性能和高光致发光量子产率（PLQY），成为新一代光学防伪材料的候选者。然而，如何通过精准调控材料结构实现高效、多色发光仍具挑战。黑龙江省微纳敏感器件与系统重点实验室的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表研究，通过溶剂蒸发法合成锑掺杂锆基金属卤化物单晶，揭示了自陷态激子（STE）与Sb³⁺
能级跃迁协同发光的机制，为多尺度信息加密提供了创新解决方案。

研究采用溶剂蒸发法合成单晶，结合温度依赖拉曼光谱、稳态/时间分辨光致发光光谱（TRPL）分析光学机制，通过结构表征确认了[SbCl₅
]^2-
四面体与[ZrCl₆
]^2-
八面体的构型差异。

基本光学和结构表征
(TEMA)₂
ZrCl₆
呈现蓝色STE发射（490 nm，PLQY=18.6%），而10% Sb³⁺
掺杂使PLQY提升至59.7%，并实现254 nm激发黄光至365 nm激发红光的可调发射。结构分析表明Sb³⁺
取代Zr⁴⁺
形成[SbCl₅
]^2-
四面体，其¹
S₀
-³
P₁
/¹
P₁
跃迁与STE杂化产生双发射带。

结论
(TEMA)₂
SbCl₅
通过Sb³⁺
双发射路径实现橙黄光高效发射（PLQY=85.4%）。三种材料凭借差异化的PLQY（18.6-85.4%）和激发响应特性，可构建紫外光刺激下的多级防伪体系。

该研究不仅阐明了STE与Sb³⁺
掺杂的协同发光机制，更通过材料光学性能的精准调控，为动态信息加密技术提供了可工业化的材料基础，推动光学防伪向智能化、多维度方向发展。