替代金属掺杂是操纵半导体纳米材料的发射光谱和激发态动力学的有效策略。近日，麻省理工学院William A. Tisdale等报道了一种配体辅助再沉淀方法，合成了胶体锰 (Mn²⁺) 掺杂的有机-无机杂化钙钛矿纳米片（化学式：L2[APb_1–xMn_xBr₃]_n−1Pb_1–xMn_xBr₄；L，丁铵；A，甲铵或甲脒；n（= 1 或 2)，Pb_1–xMn_xBr₆^4– 八面体层的厚度）。

本文要点：

1）锰取代铅使得该材料具有强的发光（接近 100% 的效率）和长寿命（> 500 μs）的中能隙Mn²⁺原子态，并且掺杂的纳米片表现出从带边和掺杂态的双重发射。即使在非常低的入射强度 (<100 μW/cm²) 下，光致发光量子产率和带边-Mn 强度比也表现出很强的激发功率依赖性。

2）作者发现长寿命 Mn²⁺ 掺杂位点的饱和不能解释观察到的结果。作者提出了一种替代机制，涉及通过自由扩散带边激子来实现长寿命 Mn 位点激发的交叉弛豫。作者基于这种交叉松弛机制制定了一个动力学模型，该模型定量地再现了所有的实验观察结果，并通过时间分辨吸收和发射光谱验证了该模型。

该工作提供了对移动带边缘激子与二维半导体中局部掺杂位点的相互作用的基本见解，并扩展了操纵钙钛矿纳米材料发光性能的途径。

Seung Kyun Ha, et al. Power-Dependent Photoluminescence Efficiency in Manganese-Doped 2D Hybrid Perovskite Nanoplatelets. ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c09103

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09103