近年来，二维(2D)-卤化物钙钛矿具有多样的化学结构和优异的环境稳定性等显著特征使其在光电探测器和磷光系统中有重要应用。然而，2D杂化卤化物钙钛矿中单线态到三线态的低转换效率使得磷光寿命短。近日，成都大学余雪教授，成都理工大学王婷研究员和昆明理工大学徐旭辉教授合作，研究了基于2D Ruddlesden-Popper相的Cs₂CdCl₄钙钛矿，自组装的层间廊道结构易于引入陷阱中心，实现了全无机卤化物钙钛矿长余辉发光。通过离子掺杂策略调控陷阱能级并且使得发光颜色可调。该工作为卤化物钙钛矿长余辉材料的研究提供了一种思路。

首先，通过水热反应合成Cs₂CdCl₄:xMn²⁺(x=0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6)钙钛矿并表征其光致发光(PL)性能，Cs₂CdCl₄在356 nm激发波长辐照下呈现500 nm的青色宽带发射，Cs₂CdCl₄:Mn²⁺(在280 nm波长辐照下表现出橙色PL且随着Mn²⁺(离子掺杂浓度的增加PL峰红移，这是因为Mn²⁺(离子间距诱导的Mn²⁺( - Mn²⁺(耦合相互作用引起的Mn²⁺(离子的更大的d-d分裂，这种耦合相互作用导致⁴T_1g → ⁶A_1g跃迁的能隙减小。

Cs₂CdCl₄和Cs₂CdCl₄:0.2Mn²⁺的长余辉(LPL)和PL光谱一致表明它们发光来源相同。Mn²⁺离子的成功掺杂增加了长余辉持续时间，余辉颜色从青色到橙色可调。

对Cs₂CdCl₄和Cs₂CdCl₄:0.2Mn²⁺的PL热稳定性的研究表明，Cs₂CdCl₄的PL在高温下遭受严重的热猝灭，这是因为500 nm的发射峰来自于自陷激子发射(STEs)，晶格畸变和电子-声子耦合对热敏感。而Mn²⁺离子的成功掺杂极大地提高了Cs₂CdCl₄的热稳定性PL强度在480 K时保持室温初始强度的92 %。增强的热稳定性是由于Mn²⁺掺杂后优化了陷阱能级分布。

此外，通过构建多种防伪模式突出了具有可调谐持续发光的Cs₂CdCl₄:xMn²⁺钙钛矿在高级防伪中的应用前景。该工作为实现钙钛矿长余辉发光提供了一个方向。