在高级光电器件和信息安全等领域，兼具高量子效率和激发波长可调谐发光特性的发光材料具有不可替代的重要作用。作为新型半导体发光体，寻找兼顾环保与高性能的无铅材料一直是学界的重点。近年来，有机-无机杂化金属卤化物因兼具高结构可设计性和优异的光电性能备受关注。然而，现有体系的发光调节通常仅依赖于单一发光中心的简单竞争机制，这不仅限制了其光致发光量子效率的进一步提升，且难以实现复杂的多色及多重寿命发光调控，制约了其在多维光学信息加密和高级智能防伪中的实际应用。
针对上述问题，我校陈大钦教授课题组提出了一种在锆基杂化金属卤化物中进行多重自陷态激子（STE）工程的创新策略。团队选取零维结构的ETPP2ZrCl6为基质，通过刻意引入Sb3+离子，成功重构了材料的激子能带结构。研究表明，除了基质固有的Zr中心STE发射外，Sb掺杂还额外激活了两个不同的与Sb相关的STE态STE2和STE3。这使得激发态能量转移路径发生改变，多重自陷态能够高效捕获有机三重态激子，在有效抑制室温磷光的同时，极大地增强了辐射复合过程。优化后的荧光粉实现了高达98.6%的光致发光量子效率。同时，该材料展现出显著的激发波长依赖性，随着激发波长的改变，其发光颜色可实现从暖白光（相关色温2835 K）到橙红光（相关色温1777 K）的连续调谐。此外，该晶体材料还表现出优异的结构和光学稳定性，在空气中暴露6个月后仍保持性能稳定，且具备出色的抗热猝灭能力。
更重要的是，得益于该材料涵盖纳微秒级STE荧光发射至秒级长寿命磷光的宽时间尺度发光响应特性，团队进一步设计了基于该材料的4×8点阵ASCII编码系统。在紫外光激发和关闭的不同时间节点（如0.5秒、5.0秒和7.0秒），点阵图案能够遵循二进制到十进制及ASCII码的转换规则，实现多层级的时间顺序动态解码，展示了极高的信息隐蔽性。同时，团队还利用其颜色可调特性构建了数字显示模型，在不同波长激发下可呈现出干扰信息与真实信息的动态切换。该成果不仅突破了单一无铅杂化材料在效率与多色发光调控方面的局限，也为开发高安全性智能标签、先进光电信息存储和多级防伪技术提供了极具前景的材料平台。
相关研究成果以“Multi-Self-Trapped-Exciton Engineering in Sb-Doped Zr-Hybrid-Halides Towards Near-Unity Quantum Efficiency and Excitation-Tunable Luminescence”为题，发表于国际权威学术期刊《Advanced Functional Materials》。福建师范大学为论文第一完成单位，我校硕士研究生魏璐瑶和博士研究生金世林为共同第一作者，陈大钦教授为通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金和福建省自然科学基金等项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.76054
（物理与能源学院）