锑掺杂杂化锆钙钛矿实现超宽带可调谐发光：单重态-三重态能量转移与自陷激子的协同调控

研究人员通过Sb3+掺杂有机-无机杂化钙钛矿(ETP)2ZrCl6，解决了单组分材料难以实现多响应激发和光谱可调谐发光的难题。该研究利用有机-无机协同能量转移和自陷激子(STEs)效应，实现了深紫外至深红的超宽带发光（PLQY达78.8%），为多功能防伪、时空编码和低温传感提供了新材料平台。

　　

在光电功能材料领域，有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿(MHPs)因其结构可调和优异发光性能备受关注。然而，单组分MHPs要实现多响应激发和全光谱可调谐发光仍面临巨大挑战。中国科学院的研究团队通过创新性设计，在(ETP)₂ZrCl₆（ETP=乙基三苯基膦）中引入Sb³⁺掺杂，成功实现了从深紫外(280nm)到深红(700nm)的超宽带发光调控，相关成果发表在《Materials Today Physics》。

研究采用水热法合成晶体，结合单晶X射线衍射(XRD)和X射线吸收光谱确定结构，通过光谱实验和密度泛函理论(DFT)计算阐明发光机制。关键发现包括：[ZrCl₆]^2-单元与ETP阳离子的"主-客"结构协同作用，Sb³⁺掺杂诱导的自陷激子(STEs)拓展红光发射，以及Zr⁴⁺通过调控系间窜越(ISC)和反向系间窜跃(RISC)实现紫外B区(280-315nm)发光。

结构表征
单晶解析显示(ETP)₂ZrCl₆属三斜晶系，孤立[ZrCl₆]^2-八面体被ETP阳离子分隔。Sb³⁺掺杂后形成[SbCl₆]^3-发光中心，粉末XRD证实材料保持高相纯度。

发光机制
三重发射带分别来源于：1）有机ETP配体的荧光；2）[ZrCl₆]^2-单元的室温磷光(RTP)；3）[SbCl₆]^3-相关STEs的红光发射。DFT计算揭示Sb³⁺的5s²电子构型导致强电子-声子耦合，形成宽谱发射。

性能调控
在2%Sb掺杂浓度下实现78.8%的PLQY，通过改变激发波长(254-365nm)或温度(77-300K)，可独立调控蓝、黄、红三色发光强度比，满足多重防伪需求。

该研究不仅揭示了有机-无机能量转移与STE效应的协同调控机制，更开发出具有实际应用价值的全光谱发光材料。其多重刺激响应特性在动态防伪标签、高密度信息存储和低温传感器等领域展现出独特优势，为下一代智能光学材料设计提供了新范式。