近日，重点实验室纳米光子学团队邹炳锁教授指导研究生彭辉和黄涛等同学，完成了以“Organic-inorganic hybrid manganese bromine single crystal with dual-bandphotoluminescence from polaronic and bipolaronic excitons”为题的研究论文，近日发表在期刊《NanoEnergy》上。该研究工作得到了广西自然科学基金重点项目“自旋光子材料”与八桂学者团队项目的经费资助。

研究成果简介：铅卤钙钛矿材料由于其优异的光致和电致发光性能，如大的吸收系数、高的载流子迁移率和发光量子产率等，在太阳能电池、发光二极管等领域具有重要的应用前景。然而，铅的毒性及较差的物化及光稳定性限制了其实际应用。广西富有锰资源，而锰是重要的功能材料来源，在能源材料、光电材料、量子信息信息材料中有重要应用潜力。因此纳米光子学团队基于广西的丰富锰资源，深入开展了锰基钙钛矿类材料的研发工作，已经取得重要进展。

锰离子的卤素离子晶场跃迁通常发绿光，发光因晶场跃迁规则限制效率较低。该团队通过化学生长法获得了蓝光激发、发光可以调谐的锰基有机无机杂化卤化物。由于其独特的晶体结构它的微观相互作用电子-声子耦合效应可以随温度调谐，可以随锰离子间距调谐。通过引入双胺离子进入晶格，锰-卤化物团簇可以产生两种不同颜色的自束缚态，其一是发绿色的自束缚态，与单个锰离子晶场跃迁接近；另一个是发红光的深束缚态，这种自束缚态一方面来自于临近的锰离子间的磁耦合（因距离较远此项较弱），另一方面引入双胺导致胺离子双电荷耦合较强，产生双极化子自束缚态，该耦合来自电-声子耦合效应的增显著强，因此其发光强度可得到进一步地提高，其红光发射来自与其内部形成的Mn-Mn铁磁耦合产生的磁极化子态。

该样品中锰离子间距为6.7A，磁耦合较弱，但仍然存在，实验上证明了磁耦合极化子的产生与此种材料的红色发光有关，而铁磁耦合与顺磁关联的临界尺度在此距离附近，超过此距离的锰离子钙钛矿卤化物发光均为绿色，不会产生红色。该结果证明红色发光是判断锰离子化合物磁耦合存在与否的重要判据。

论文作者：HuiPeng，TaoHuang，BingsuoZou，YeTian，XinxinWang，YongchangGuo，TiantianDong，ZongmianYu，ChunjieDing，FanYang，JianpingWang。

论文链接：Organic-inorganic hybrid manganese bromine single crystal with dual-band photoluminescence from polaronic and bipolaronic excitons (Nano Energy 2021)

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285521004225?utm_campaign=STMJ_AUTH_SERV_PUBLISHED&utm_medium=email&utm_acid=111680731&SIS_ID=&dgcid=STMJ_AUTH_SERV_PUBLISHED&CMX_ID=&utm_in=DM150770&utm_source=AC_