零维有机-无机杂化金属卤化物的溶液合成、光物理性质及光电应用

包文雪，彭 辉*，邹炳锁*

（1. 广西大学 省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室，广西 南宁 530004；2. 广西大学 资源环境与材料学院，广西 南宁 530004）

1 引 言

三维（3D）有机-无机杂化卤化铅钙钛矿材料因其光吸收系数高、带隙可调、载流子迁移率高和缺陷容忍度高而备受关注，这些优异的光电特性使它们在太阳能电池、光电探测器、发光二极管（LED）和光催化等领域得到了广泛的应用[1-3]。以APbX3（A= CH3NH3+，CH（NH2）2+；X= Cl-，Br-，I-）纳米晶为代表的3D 卤化铅钙钛矿，由于其宽色域和强量子尺寸限域效应而产生的高光致发光量子产率（PLQY），已成为照明领域的“明星材料”[4-5]。尽管3D 有机-无机杂化卤化铅钙钛矿纳米晶在光电应用中已经取得了一系列显著的成就，但将其加工成薄膜和固体粉末往往会造成有机配体的缺失和随后的团聚，从而导致PLQY 急剧降低[6]。此外，复杂的合成工艺、较低的产率和较差的稳定性也进一步阻碍了3D 有机-无机杂化卤化铅钙钛矿纳米晶的应用[7]。因此，迫切需要开发新型发光材料，调控其性能，增强其环境稳定性，以满足其在光电器件中的应用。

近些年来，研究人员在对低维有机-无机杂化金属卤化物的研究中取得了重大进展，通过在卤化物晶格中引入不同种类的多功能有机配体来构建低维骨架，使其具有与3D 卤化铅钙钛矿纳米晶相媲美的发光性能[8]。作为3D 卤化铅钙钛矿的衍生物，低维有机-无机杂化金属卤化物因其独特的晶体∕电子结构和优异的光电特性而受到研究人员的青睐。根据金属卤化物多面体单元的连接方式，可以将低维有机-无机杂化金属卤化物在分子水平上分为二维（2D）量子阱、一维（1D）量子线和零维（0D）团簇[9]。与一般的3D 卤化铅钙钛矿不同，由于分子水平上的强结构量子限域，块状低维有机-无机杂化金属卤化物即便没有尺寸量子限域，也能在光激发下发射出明亮的可见光。显然，这类材料具有多样性的结构和丰富的性能，这使其在光电应用方面具有独特的优势。此外，低维有机-无机杂化金属卤化物还具有易于合成、生产成本低、适合大规模生产的优势，这为它们在实际应用中提供了更大的竞争力。

相比于2D 和1D 有机-无机杂化金属卤化物，0D 有机-无机杂化金属卤化物具有最低的结构维度，因此伴随着最强的量子限域效应、最软的晶格和最强的电子-声子耦合，这使其进一步转化为具有宽带发射的近单位光致发光量子产率[10]。此外，相比于全无机0D 金属卤化物，由于有机配体的多样性，将合适的多功能有机配体引入到无机晶格中，可以在分子水平上调控0D 有机-无机杂化金属卤化物的配位构型和微观相互作用，从而获得丰富的发光物性。因此，0D 有机-无机杂化金属卤化物由于其高效的发射、宽的半峰宽、大的Stokes 位移和可忽略的自吸收等优异的光物理性质，近些年来在光电器件领域取得了令人瞩目的成就。开发新型0D 有机-无机杂化金属卤化物材料、研究其内在的微观相互作用和相关的发光物理机制、拓展其在光电器件中的应用已经成为一个重要的研究领域，这对促进发光材料的发展具有重要意义。因此，我们将从0D 有机-无机杂化金属卤化物的溶液合成方法、晶体结构特征、发光物理机制、发光物理机制的调控以及光电应用这五个方面进行系统的论述。

2 0D 有机-无机杂化金属卤化物晶体的溶液合成方法

溶液法作为生长各种晶体的重要技术之一，其生长0D 有机-无机杂化金属卤化物单晶源于接近平衡的条件，因此可以获得高质量的晶体。一般来说，单晶的生长取决于以下几个参数，包括前驱体类型、溶剂和反溶剂、溶解度、溶液浓度和温度。此外，成核的控制对于生长具有一定尺寸、形状和完整性的单晶至关重要。当前驱体溶液的浓度非常接近成核临界点时，分子开始聚集，单晶以一定的大小和形状开始生长。如果浓度远高于成核临界点，则许多核聚集在一起，形成结晶粉末；但是，如果浓度低于临界点，则不会发生原子核聚集[11]。目前报道的0D 有机-无机杂化金属卤化物单晶的溶液合成方法主要有以下三种，即饱和溶液降温技术、反溶剂辅助结晶技术和溶液缓慢挥发技术[12]。

2.1 饱和溶液降温技术

饱和溶液降温技术是制备0D 有机-无机杂化金属卤化物单晶的经典方法之一，过饱和度是该方法生长晶体的驱动力，并通过降低溶液温度来实现。饱和溶液降温技术，即随着温度的升高，前驱体的溶解度逐渐增大，因此当在高温下配置前驱体的饱和溶液，然后缓慢降温，此时会伴随有晶体的析出，如图1（a）所示。但是该方法也有一定的限制，只适用于溶解度随着温度降低而减小的0D 有机-无机杂化金属卤化物材料。如Chen 等[13]在92 ℃下 将PMABr 和MBr3（M= Bi，Sb）溶 解 于HBr 中，然后缓慢降温至25 ℃，成功制备了两种具有八面体结构的0D （PMA）3MBr6单晶。

图1 （a）饱和溶液降温技术［14］；（b）反溶剂辅助结晶技术［14］；（c）溶液缓慢挥发技术［15］。Fig.1 （a）Saturated solution cooling technology［14］. （b）Antisolvent assisted crystallization technology［14］. （c）Solution slow evaporation technique［15］.

2.2 反溶剂辅助结晶技术

反溶剂辅助结晶技术主要是根据0D 有机-无机杂化金属卤化物在不同溶剂中溶解度的不同来生长晶体。在该方法中，溶剂和反溶剂的选择是生长出高质量的有机-无机杂化金属卤化物单晶的关键因素。一般来说，N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜是0D 有机-无机杂化金属卤化物的良性溶剂，而乙醚、氯苯、甲苯、氯仿等溶液对0D 有机-无机杂化金属卤化物几乎不溶或微溶，称它们为反溶剂[53]。反溶剂辅助结晶技术制备单晶的过程如图1（b）所示。首先将前驱体溶液放入干净的小瓶中，然后将其浸入到装有反溶剂的平底密封器皿中，当反溶剂缓慢扩散到前驱体溶液中，则会有晶体析出。一般来说，晶体可以在室温下生成，加热可以使反溶剂更快地扩散到前驱体溶液中，从而加速晶体的生长。例如，本课题组通过反溶剂 辅 助 结 晶 技 术 制 备 了0D （C25H22P）2SbCl5晶体[16]，其在365 nm 紫外灯照射下呈现明亮的黄光发射，PLQY 为98.6%。

2.3 溶液缓慢挥发技术

溶液缓慢挥发是一种传统且有着广泛应用的合成有机-无机杂化金属卤化物单晶的技术，该技术是基于某些溶液易于挥发的原理，将前驱体溶液挥发浓缩来制备单晶。这种方法简单且实用，适合绝大部分0D 有机-无机杂化金属卤化物单晶的生长，其制备单晶的过程如图1（c）所示。Peng等[17]通过将TBAI 和CuI 溶解于丙酮中，然后在室温下将溶剂缓慢挥发，成功制备了具有冷白光发射的0D （TBA）2Cu2I4单晶。类似地，Jiang 等[18]也通过该方法制备了具有明亮绿光发射的0D （1-C5H14N2Br）2MnBr4晶体，其PLQY 为60.7%。

3 0D 有机-无机杂化金属卤化物的晶体结构特征

在0D 有机-无机杂化金属卤化物中，金属卤化物多面体团簇被大的有机阳离子包围并完全孤立，形成了一种独特的“主-客体”结构，即孤立的无机卤化物团簇被完全隔开并周期性地分布在由有机配体形成的主体框架中。因此，0D 有机-无机杂化金属卤化物具有独特的晶体结构，其基本保留了断开的无机单元的光物理性质，这意味着独立的无机金属卤化物多面体或团簇在很大程度上决定了化合物的光物理性质。0D 有机-无机杂化金属卤化物具有多样性的晶体结构和优异的光学性质，其发射光谱可以覆盖整个可见光范围。此外，其还具有高效的蓝光和近红外光发射，甚至还可以实现单组分白光发射。例如，具有双楔构型的0D 金属卤化物（C13H19N4）2PbBr4在室温下呈现明亮的蓝光发射[19]；具有八面体结构的0D 金属卤化物[C5mim][Mim]2[SbCl6]在室温下呈现明亮的深红光发射[20]；具有四面体结构的0D 金属卤化物（C5H7N2）2HgBr4·H2O 在室温下呈现明亮的白光发射[21]。最近，混合B位阳离子的0D有机-无机杂化金属卤化物也得到了广泛的关注，并且Ma 课题组和Xia课题组在相关方面做了大量的研究工作。例如，（bmpy）9[ZnCl4]2[Pb3Cl11]包含一个[Pb3Cl11]5-团簇和两个[ZnCl4]2-四面体，其在紫外光的激发下呈明亮的绿光发射[22]；此外，（C9NH20）9[Pb3Br11]（MnBr4）2则有两个不同的发射中心，即[Pb3Br11]5-团簇[MnBr4]2-四面体。在高能光子激发下（365 nm），该化合物呈现出源于[Pb3Br11]5-团簇的宽带黄光发射，在低能光子激发下（450 nm）则呈现出源于[MnBr4]2-四面体的绿光发射[23]。图2 给出了更多关于0D 有机-无机杂化金属卤化物团簇的结构示意图。

图2 0D 有机-无机杂化金属卤化物团簇结构示意图［24］Fig.2 Structure diagram of 0D organic-inorganic hybrid metal halide clusters[24]

4 0D 有机-无机杂化金属卤化物的发光物理机制

光致发光（PL）是半导体的一种重要性质。对于常见的发光半导体材料，其光物理过程可以总结如下：发光半导体在光照条件下，电子从价带顶（VBM）跃迁到导带底（CBM），激发电子通过电子-空穴的库仑相互作用弛豫到激发态或激子能级；然后，被激发的电子回到基态与空穴重新复合，并通过光子发射释放能量，从而产生高效发射[25]。根据电子跃迁的类型，固体发光可分为本征PL（如带边和激子能级的辐射复合）和非本征PL（如离子、缺陷和杂质的发射）（图3（a））[26]。如上所述，带边发光是由VBM 和CBM 之间的电子-空穴对复合产生的，一般来说，3D 卤化铅钙钛矿以及部分2D 钙钛矿呈现出这种类型的发光行为。本征发光的另一个重要例子是由于库仑相互作用引起的束缚电子-空穴对的激子能级的复合，这种现象广泛存在于半导体纳米晶体或量子点中[27]。值得一提的是，上面提到的两种本征PL 都表现出较窄的半峰宽（FWHM）和较小的斯托克斯位移。

非本征PL 是一种涉及掺杂离子、永久缺陷和杂质的辐射复合过程，也是半导体发光材料的重要组成部分。这里我们将给出一些在低维有机-无机杂化金属卤化物中缺陷发光的例子。如Zhou 等[28]报道了一种面共享三聚体[Pb2Br6-Pb1Br6-Pb2Br6]团簇结构的0D （C9NH20）6Pb3Br12单晶，该化合物在室温下呈现宽带绿光发射，发光峰位于522 nm，FWHM 为134 nm，PLQY 为12%。通过结合稳态瞬态光谱和密度泛函理论（DFT）的结果，发现在（C9NH20）6Pb3Br12中观察到的宽带绿光发射源于被困在本征空位的空穴和电子的辐射复合。最近，Ran 等[29]报道了一种0D In（Ⅲ）基有机-无机杂化金属卤化物，（C6H8N）6InBr9单晶，该晶体在室温下表现出白光的发射特性，这种白光源于Br 空位的存在而导致的多个缺陷态，但由于严重的热猝灭效应，其PLQY仅为2.72%。Spanopoulos等[30]报道了一种具有水稳定性的1D Sn（Ⅱ）基金属卤化物，（DAO）Sn2I6单晶，将该化合物浸泡在去离子水中15 h 后，其结构组分依然保持稳定。（DAO）Sn2I6在室温下呈现橘红光发射，其发射峰位于634 nm，FWHM 为142 nm。此外，（DAO）-Sn2I6晶体的PLQY 为20.3%，当将其加工成薄膜后，其PLQY 则增加至36%。通过测试不同激发功率下的PL 强度，发现该化合物在高激发功率下的PL 强度达到饱和，这表明在该化合物中观察到的橘红光发射源于永久缺陷。

2014 年，Karunadasa 团队报道了具有宽带白光发射的2D 层状有机卤化铅钙钛矿[31-33]。而后，这种不寻常的宽带发射由于其可忽略的自吸收、高的发光效率以及发光色彩可调等优异的光学性能而引起了广泛的关注。在随后的研究中发现，这种独特的高效宽带发射源于强-电声子耦合和晶格畸变所导致的自束缚激子（STE）发光，其属于本征发光的一种[8,26]。STE 发光广泛存在于各种固体材料中，例如碱金属卤化物、铅卤化物、有机分子晶体等[25]。STE 可以被视为激发态缺陷，局域晶格畸变是导致STE 形成的主要原因[34]。如图3（b）所示，在光照射下，光生激子由于强烈的电-声子耦合，在经过长时间的弛豫后所形成的电子或空穴倾向于在特定位置自束缚，因为自束缚态可能是稳定的或具有大斯托克斯位移的时间态，这通常会拖拽晶格畸变[25]。与自由激子（FEs）发射不同，STE 发射有着更宽的发射峰，这是由于它包含有声子云，即晶格局域位置中一种带电荷的极化子[35]。STE 的概念起源于动态局域激发态，近些年来在许多低维有机-无机杂化金属卤化物中被广泛地观察到，如2D （2meptH2）PbBr4[36]、1D[KC2]2[Cu4I6][37]、0D（C3H12N2）2Sb2Cl10[38]等。最 近，Smith 等[33]通过硬球（电子∕空穴∕激子）和橡胶板（可变形的晶格）模型系统地阐述了三种不同的STEs（本征STE、缺陷STE 和非本征STE）的形成机制，如图3（c）所示。一般来说，随着维度的降低，金属卤化物的量子限域效应变强，晶格变软，电-声子耦合变强，并伴随着更高发光效率的宽带发射[34]。此外，在中等电-声子耦合强度的2D 和1D 金属卤化物中经常观察到FEs 发射或FEs 发射和STEs 发射共存的现象[39-40]，而由于0D 金属卤化物的结构维数最低，电-声子耦合最强，因此在0D金属卤化物中只能观察到单个宽带发射，这源于由强-电声子耦合和晶格畸变导致的宽带STEs 发射[41]。通过飞秒光谱测试可以发现，在0D 金属卤化物中光生FEs 可以快速地自束缚形成STEs[42]，因此0D 金属卤化物的宽带发射峰通常呈现为高斯形状。

近些年来，Mn（Ⅱ）基金属卤化物以其成本低、毒性低、稳定性好和发光效率高、发光波长可调等优点得到了广泛的关注。Mn（Ⅱ）的跃迁主要包含D 项和G 项。一般来说，在可见光范围内的吸收属 于G 项，对 应 于6A1→4A1、4E（G）、6A1→4T2（G）和6A1→4T1（G）的跃迁。除了可见光范围，在紫外光范围内的吸收属于D 项，对应于6A1→4E（D）和6A1→4T2（D）的跃迁[43]。 Mn（Ⅱ）的发光源于d-d（4T1→6A1）跃迁，但存在两种有代表性的对称性，一种是四配位Td晶场，一种是六配位Oh晶场。由于其d-d 跃迁发光过程是自旋和宇称禁止的，因此当出现两种情况时：（1）Mn（Ⅱ）配位环境的对称性降低，（2）一定近邻的Mn 离子间距小到产生磁耦合，才能使Mn（Ⅱ）d-d 辐射跃迁部分许可从而产生发光[44]。大多数情况下，四面体的Mn（Ⅱ）基金属卤化物晶体场被较大有机分子隔开时Mn-Mn间耦合强度较弱，对应于0D 限域结构，电-声子耦合强，此时d-d 光学跃迁过程由独立的Mn2+所控制，同时伴随着p-d 杂化和电-声子相互作用，显示出绿光发射（图3（d）、（f））。八面体的Mn（Ⅱ）基金属卤化物有着更强的晶体场，通常容易产生聚集体，并且八面体之间以面共享的方式形成链状结构，使得Mn-Mn的距离缩短，从而产生Mn2+对或团簇的铁磁耦合，最终显示出红光发射（图3（e）、（f））[45]。

5 0D 有机-无机杂化金属卤化物发光物理机制的调控

0D 有机-无机杂化金属卤化物通常由抗衡有机阳离子和金属卤化物团簇结合而成，两个带相反电荷的离子通过微弱的静电相互作用结合到一起。对于目前报道的0D 有机-无机杂化金属卤化物来说，抗衡有机阳离子通常为膦、铵、吡啶和咪唑等一系列类有机阳离子，同时也有研究表明，聚合物也是抗衡阳离子重要的组成部分[44]。离子化合物的另一部分是金属卤化物团簇阴离子，通常与不同数量的卤素原子结合，附着在金属卤化物团簇上的卤素原子可以相同也可以不同，这些特征使它们在分子设计上更加灵活。0D 有机-无机杂化金属卤化物的高效和色彩可调发射在光电应用中起着至关重要的作用。众所周知，0D 有机-无机杂化金属卤化物的发光由金属卤化物团簇中心的局域配位环境所主导，因此，可以通过改变0D 有机-无机杂化金属卤化物的成分和微观结构来调节其局域约束和电-声子耦合，进而调控0D 有机-无机杂化金属卤化物的发光物理机制。接下来，我们总结了0D 有机-无机杂化金属卤化物发光物理机制的调节策略，包括：（1）不同类型的金属光学活性中心；（2）卤素离子类型；（3）扩展晶格的抗衡有机阳离子的类型；（4）金属光学活性中心的配位场的变化。因此，基于上述发光物理机制的调控报道了许多新型的0D 有机-无机杂化金属卤化物发光材料，它们具有优异的发光性能，如表1 所示。

表1 最近报道的0D 有机-无机杂化金属卤化物的关键光物理参数Tab.1 Recently reported key photophysical parameters of 0D organic-inorganic hybrid metal halides

5.1 不同类型的金属光学活性中心

不同类型的金属光学活性中心对0D 有机-无机杂化金属卤化物的光学行为有着巨大的影响。基于6s2电子构型的Pb2+是最常用的光学活性中心。此外，具有6s2电子构型的Bi3+，5s2电子构型的Sn2+和Sb3+，d10电子构型的Cu+、In3+、Zn2+和Cd2+，d5电子构型的Mn2+等各种金属光学活性中心也相继进入了人们的视野，并且开发了一系列具有优异发光性能的0D 有机-无机杂化金属卤化物[55]。Xu等[56]将TPP+阳离子引入到不同类型的金属光学活性中心中，合成了三种不同的0D有机-无机杂化金属卤化物，（TPP）2SbCl5、（TPP）2MnCl4和（TPP）2ZnCl4单 晶。结 果 表 明，（TPP）2SbCl5、（TPP）2MnCl4和（TPP）2ZnCl4单晶在紫外光的照射下分别呈现明亮的红光、绿光和青光发射，当移除激发光源后，（TPP）2SbCl5和（TPP）2MnCl4的发光会立即消失，而（TPP）2ZnCl4则产生余辉现象（图4（a））。图4（b）~（c）给出了这三种化合物的发射光谱和相应的寿命衰减曲线。Zhou 等[57]报道了一种0D 八面体结构的Sn（Ⅱ）基金属卤化物（C4N2H14Br）4SnBr6单晶，该化合物在紫外光的激发下呈现明亮的黄光发射，PLQY 高达（95 ± 5）%（图4（d））。随后，Kuang 课题组[58]将Sn（Ⅱ）替换成In（Ⅲ），合成了一种新型0D 四面体和八面体结构共存的（C4H14N2）2-In2Br10单晶，其在室温下呈现橘红光发射，PLQY约为3%（图4（e）~（f））。最近，Gautier 课题组报道了一种0D Zn（Ⅱ）基金属卤化物C6N2H16ZnBr4[59]，其呈现出较弱的绿光发射，PLQY 仅为5%。Liu等[60]通过将Zn（Ⅱ）替换成Mn（Ⅱ），合成了一种四面体结构的0D C6N2H16MnBr4单晶，该化合物呈现明亮的绿光发射，PLQY 为82%。有趣的是，当C6N2H16MnBr4暴露于空气中24 h 后，它可以转变为不发光的C6N2H16MnBr4（H2O）2。此外，上述两个化合物可以通过吸水和脱水的方式相互转换，相应的发光颜色也可以在绿光和不发光之间来回转换。利用这一特性，作者通过在滤纸上涂覆C6N2H16MnBr4制备了可擦写PL 纸，其具有高分辨率和优良的“写-擦-写”循环性能。

图4 （a）TPPCl、（TPP）2SbCl5、（TPP）2MnCl4和（TPP）2ZnCl4单晶在日光、紫外光激发和去除紫外光激发后的光学照片［56］；（b）~（c）上述四种化合物的PL 光谱和寿命衰减曲线［56］；（d）（C4N2H14Br）4SnBr6 的PL 光谱［57］；（C4H14N2）2In2Br10 的PLE、PL 光谱（e）、CIE 色度图（f）［58］。Fig.4 （a）Optical photos of TPPCl，（TPP）2SbCl5，（TPP）2MnCl4，and （TPP）2ZnCl4 single crystals under sunlight，UV light，and after removing the UV excitation［56］. （b）-（c）PL spectra and lifetime decay curves of the above four compounds［57］.（d）PL spectra of （C4N2H14Br）4SnBr6［57］. PLE and PL spectra（e），CIE chromaticity diagrams（f） of （C4H14N2）2In2Br10［58］.

5.2 卤素离子类型

卤素离子的类型同样对0D 有机-无机杂化金属卤化物的发光物理机制有着十分重要的影响。Li 等[61]报道了一系列卤素杂化的0D 有机-无机杂化金属卤化物（C9NH20）9Pb3Zn2Br19（1-x）Cl19x（x= 0~1）单 晶，如 图5（a）所 示，随 着 卤 素 杂 化 后，（C9NH20）9Pb3Zn2Br19（1-x）Cl19x（x= 0~1）的发光颜色逐渐由黄光调谐至到绿光发射，相应的CIE 色坐标则由（0.405，0.549）转变为（0.178，0.599）。此外，随着Cl-含量的增加，激发峰和发射峰逐渐蓝移，PL 衰减寿命也由41.96 ns 增加至569.26 ns，相应的室温PLQY 则由8%提高至91%（图5（b））。综合实验表征和理论计算表明，带间跃迁能的蓝移是导致发射峰移动的主要原因。此外，随着Cl-含量的增加，增强的电-声子相互作用和减弱的热辅助非辐射复合产生了更有效的辐射跃迁通道，并最终增强PLQY。Ma 课题组[62]报道了两种0D八面体结构的Sn（Ⅱ）基金属卤化物，（C4N2H14Br）4-SnBr6和（C4N2H14I）4SnI6，它 们 均 源 于STEs 发 射（图5（c））。（C4N2H14Br）4SnBr6呈现明亮的黄光发射，其发射峰位于570 nm，FWHM 为105 nm，PL 衰减寿命为2.2 μs，斯托克斯位移为215 nm，相应的PLQY 高达（95 ± 5）%。对于（C4N2H14I）4SnI6，在365 nm 的紫外灯照射下发射出明亮的红光，其发射峰位于620 nm，FWHM 为118 nm，PL 衰减寿命为1.1 μs，斯托克斯位移为210 nm，PLQY 相对较低，为（75 ± 4）%。Zhou 等[63]合成了一系列Mn（Ⅱ）基金属卤化物，（C24H20P）2MnCl4-xBrx（x= 0，1，2，3，4），尽管它们有着相似的PLE 和PL 光谱轮廓，然而随着Br 含量的增加，它们的PL 衰减寿命逐渐减小，而PLQY 则逐渐升高（图5（d）~（g））。一般来说，Cl 空位的形成能低于Br 空位的形成能，这进一步表明Br 的增加抑制了缺陷的形成，从而有助于增强PLQY[64]。

图5 （a）（C9NH20）9Pb3Zn2Br19（1-x）Cl19x晶体在日光和紫外光照射下的光学照片［61］；（b）（C9NH20）9Pb3Zn2Br19（1-x）Cl19x晶体的PLE、PL 光谱以及PLQY［61］；（c）（C4N2H14Br）4SnBr6 和（C4N2H14I）4SnI6 晶体在日光和365 nm 紫外光照射下的光学照片［62］；（C24H20P）2MnCl4-xBrx（x = 0，1，2，3，4）的PLE 和PL 光谱（d）、寿命衰减曲线（e）、PLQY（f）和光学照片（g）［63］。Fig.5 （a）Optical photos of （C9NH20）9Pb3Zn2Br19（1-x）Cl19x crystal under sunlight and UV irradiation［61］.（b）PLE，PL spectra，and PLQY of （C9NH20）9Pb3Zn2Br19（1-x）Cl19x crystal［61］. （c）Optical photos of （C4N2H14Br）4SnBr6 and （C4N2H14I）4SnI6 crystal under sunlight and UV irradiation［62］. PLE and PL spectra（d），lifetime decay curves（e），PLQY（f） and optical photos（g） of （C24H20P）2MnCl4-xBrx（x = 0，1，2，3，4）［63］.

5.3 抗衡有机阳离子的类型

在金属光学活性中心中引入不同类型的抗衡有机阳离子是目前0D 有机-无机杂化金属卤化物的研究热点之一。Li 等[65]合成两种金字塔构型的Sb（Ⅲ）基金属卤化物，（TTA）2SbCl5和（TEBA）2SbCl5单晶，当用360 nm 紫外光激发时，这两种化合物均呈现单一的宽带橘红光发射，而它们的发光峰分别位于625 nm和590 nm，相应的PLQY 分别为86%和98%（图6（a）~（d））。当用300 nm 的 高 能 光 子 激 发 时，（TTA）2SbCl5和（TEBA）2SbCl5均出现一个新的高能发射峰，表现为双峰发射。相比于（TEBA）2SbCl5，（TTA）2SbCl5的高能发射峰有着更高的相对强度，这也导致了其在300 nm 激发时，表现为暖白光发射，相关色温（CCT）为2 248 K，显色指数（CRI）为84。Song等[66-67]报道了两种0D Sn（Ⅳ）基金属卤化物，（C6N2H16Cl）2SnCl6和（C5N2H14）SnCl6单晶，尽管这两种化合物都是八面体结构，但是它们的光学性质却截然不同。（C6N2H16Cl）2SnCl6为蓝光发射，而（C5N2H14）SnCl6则为白光发射，CRI高达97。Wu等[68]报道了两种四面体结构的Mn（Ⅱ）基金属卤化物，[pyrrolidinium]2MnBr4和[N-methylpyrrolidinium]2-MnBr4。前者在紫外光的激发下表现出非常强的绿光发射，其发射峰位于525 nm，PLQY 高达51.41%（图6（e））；后者在紫外光的激发下呈现出不同寻常的橘红光发射，其具有双峰发射，分别位于526 nm 和608 nm（图6（f））。Mao 等[69]合成了5种不同的Mn（Ⅱ）基金属卤化合物，AmMnBr4单晶（m=1 或2，A=DMA，3MP，3AMP，HEP，TMPEA），尽管这些化合物都呈现绿光发射，但是它们的光学性质截然不同。通过研究这些材料的晶体结构和光学性质，发现Mn-Mn 距离和其PLQY 之间有着密切的联系。当Mn-Mn 的距离较长时，Mn（Ⅱ）基金属卤化物有着更高的PLQY，这种现象可以看作是浓度猝灭效应的一种表现形式。为了更好地增加Mn-Mn 的距离，防止能量转移，提高Mn（Ⅱ）基金属卤化合物的PLQY，选择体积大的有机阳离子是一种比较理想的途径。

图6 （a）、（c）（TTA）2SbCl5和（TEBA）2SbCl5的PLE 和PL 光谱［65］；（b）、（d）（TTA）2SbCl5和（TEBA）2SbCl5粉末在日光和365 nm 紫 外 光 照 射 下 的 光 学 照 片［65］；（e）、（f）［pyrrolidinium］2MnBr4 和［N-methylpyrrolidinium］2MnBr4 的PLE 和PL 光谱［68］。Fig.6 PLE and PL spectra of （TTA）2SbCl5（a） and （TEBA）2SbCl5（c），respectively［65］. Optical photos of （TTA）2SbCl5（b） and（TEBA）2SbCl5（d） powders under sunlight and 365 nm UV irradiation，respectively［65］. PLE and PL spectra of （TTA）2Sb-Cl5（e） and （TEBA）2SbCl5（f），respectively［68］.

5.4 金属光学活性中心的配位场变化

通过调控金属光学活性中心的配位结构从而获得优异性能的发光材料也吸引着众多研究者的关注。Gong 等[70]合成了两种0D Pb（Ⅱ）基金属卤化物，[PP14]2[PbBr4]和[PP14]9[PbBr4]2[Pb3Br11]单晶。前者为双楔构型的[PbBr4]2-团簇结构，其在紫外光的激发下呈现蓝光发射；后者包含一个面共享[Pb3Br11]5-三聚体和两个独立的[PbBr4]2-四面体结构，其在紫外光的激发下呈现绿光发射（图7（a）~（b））。当加热化合物[PP14]2[PbBr4]时，其可以转变为[PP14]9[PbBr4]2[Pb3Br11]，相应的发光颜色也由蓝光逐渐转变为绿光发射，并且在一周后其又转变为蓝光发射的[PP14]2[PbBr4]（图7（c））；而对于绿光发射的化合物[PP14]9[PbBr4]2[Pb3Br11]，当加热后该化合物并不会转变为蓝光发射的[PP14]2[PbBr4]。利用这一光学特性，作者开发了一种信息防伪和加密的多模动态荧光安全油墨。Zhou 等[71]报道了两种0D Sb（Ⅲ）基金属卤化物，（C12H28N）2SbCl5和（C12H28N）SbCl4单晶。（C12H28N）2SbCl5为金字塔构型的[SbCl5]2-团簇结构，其在紫外光的激发下呈现明亮的黄光发射；而（C12H28N）SbCl4为双楔构型的[SbCl4]-团簇结构，其在紫外光的激发下并不发光（图7（d）~（f））。Sun等[72]合成两种0D Mn（Ⅱ）基金属卤 化 物，（C4NOH10）5Mn2Cl9·C2H5OH 和（C4NOH10）2-MnCl4。前者为0D 面共享的[Mn2Cl9]5-二聚体结构，其在紫外光的激发下呈现红光发射；而后者是0D 四面体[MnCl4]2-团簇结构，其在紫外光的激发下呈现绿光发射。当加热化合物（C4NOH10）5Mn2Cl9·C2H5OH 时，其发光颜色可以由红光逐渐转变为绿光发射，相应的晶体结构也由[Mn2Cl9]5-二聚体转变为[MnCl4]2-四面体。Chen 等[73]合成了两种Cu（Ⅰ）基金属卤化物，[N（C3H7）4]2[Cu4Br6]和[N（C3H7）4][CuBr2]，它们有着不同的晶体结构，相应的光学性质也有着极大的不同。[N（C3H7）4]2[Cu4Br6]为橘红光发射，发光峰位于664 nm，PLQY 为87%；而[N（C3H7）4][CuBr2]为 绿 光 发 射，发 光 峰 位 于507 nm，PLQY 为83%。Zhou 等[48]通过引入不同含量的有机胺，合成了两种Sn（Ⅱ）基金属卤化物，分别 为1D C4H14N2SnBr4和0D （C4N2H14Br）4SnBr6。C4H14N2SnBr4在紫外光的照射下并不发光，而（C4N2H14Br）4SnBr6则呈现明亮的黄光发射。有趣的是，在紫外光照射下，C4H14N2SnBr4可以逐渐转变为（C4N2H14Br）4SnBr6和SnBr2，相应的晶体结构也由1D 转变为0D，而发光强度也随着紫外光照射时间的增加而逐渐增强（图7（g）～（h））。

图7 ［PP14］2［PbBr4］（a）和［PP14］9［PbBr4］2［Pb3Br11］（b）的晶体结构以及相应化合物在日光和紫外光照射下的光学照片（c）70］；（C12H28N）2SbCl5（d）和（C12H28N）SbCl4（e）的晶体结构以及相应化合物在日光和紫外光照射下的光学照片（f）［71］；（g）C4H14N2SnBr4晶体在不同光照时间下的光学照片［48］；（h）1D C4H14N2SnBr4到0D （C4N2H14Br）4SnBr6的光诱导结构转变反应过程［48］。Fig.7 Crystal structure of［PP14］2［PbBr4］（a） and ［PP14］9［PbBr4］2［Pb3Br11］（b），as well as optical photos of corresponding compounds under sunlight and UV irradiation（c）［70］. Crystal structure of （C12H28N）2SbCl5（d） and （C12H28N）SbCl4（e），as well as optical photos of the corresponding compounds under sunlight and UV irradiation（f）［71］.（g）Optical photos of C4H14N2SnBr4 crystal under different illumination time［48］. （h）Reaction process of photoinduced structural transformation from 1D C4H14N2SnBr4 to 0D （C4N2H14Br）4SnBr6［48］.

6 0D 有机-无机杂化金属卤化物的光电应用

由于0D 有机-无机杂化金属卤化物结构的多样性和优异的光电性能，其在LEDs、闪烁体、传感器等领域得到了广泛的关注。

6.1 LEDs

除了传统的白炽灯和荧光灯，LEDs 灯在过去一段时间已经彻底改变了固态照明（SSL）。近年来，大量高效发射的0D 有机-无机杂化金属卤化物被报道出来，得益于其卓越的光物理特性，包括可忽略的自吸收、发射颜色可调和高的发光效率，使其成为LEDs 的理想候选材料。Chen 等[74]报道了一种In（Ⅲ）基金属卤化物（PMA）3InBr6，其发射峰位于610 nm，表现出强的宽带橘红光发射。然后，将（PMA）3InBr6粉末、绿色荧光粉Ba2SiO4∶Eu2+和蓝色荧光粉BaMgAl10O17∶Eu2+混合均匀并用365 nm 紫外芯片激发，最终获得了白光LED 器件（图8（a）），该器件的CRI 为87.0，CCT 为5 383 K。此外，Mn（Ⅱ）基金属卤化物具有被蓝光激发的特性以及相对较高的PLQY 和热稳定性，因此其在液晶显示器的应用中显示出巨大的潜力。Xia 课题组[75]报道了具有绿光发射的0D （C10H16N）2Mn-Br4单晶，其PLQY 高达88.75%，并且当温度升高到150 ℃时，其PL 积分强度与室温PL 积分强度相当，这表明没有热猝灭发生。此外，他们还通过在InGaN LED 芯片（λem= 450 nm）上涂覆（C10H16N）2-MnBr4粉末和红色荧光粉K2SiF6∶Mn4+，成功制备了高性能白光LED（WLED），该器件的发光效率高达120 lm∕W，CIE 色坐标为（0.305 4，0.308 8），CCT 为7 218 K。Zhou 等[76]合成了两种不同配位结构的0D Mn（Ⅱ）基金属卤化物，分别为四面体结构的（C5H14N3）2MnBr4和面共享八面体三聚体结构 的（CH6N3）2MnBr4。 然后将绿光发射的C4H12NMnCl3和红光发射的（C8H20N）2MnBr4粉末混合后并用InGaN 蓝光芯片（λem= 460 nm）激发，得到了发光效率为51.2 lm∕W 的WLED，该器件的CRI 为90.8，CCT 为3 709 K，CIE 色 坐 标 为（0.398 5，0.397 9）（图8（b））。最近有研究表明，0D 有机-无机杂化金属卤化物可以实现单组分的白光发射，如（C6H8N）6InBr9[29]、（C3H11N3O）2PbBr6·H2O[77]和（HMEDA）CdBr4[78]。然而，它们相对较低的PLQY 或CRI 严重限制了其应用范围。为了克服这一问题，最近我们课题组[50]报道了一种具有高效发射的0D有机Cu（Ⅰ）碘化物[（C3H7）4N]2-Cu2I4，其在紫外光的激发下呈现高效的纯白光发射，显色指数为92.2，色坐标为（0.33，0.35），相应的发光效率高达91.9%，这是目前已有报道的0D 有机-无机杂化金属卤化物单组分白光发射的最高值（图8（c））。

图8 （a）基于（PMA）3InBr6的WLED 的发射光谱［74］；（b）基于（C5H14N3）2MnBr4和（CH6N3）2MnBr4的WLED 的发射光谱［76］；（c）基于［（C3H7）4N］2Cu2I4的WLED 的发射光谱，插图为WLED 的光学照片［50］；（d）基于TEA2Cu2Br4的电致发光LED器件的能级图［79］；（e）在不同电压下，LED 的电流效率和EQE［79］；（f）基于（ABI）4MnBr6在不同驱动电压下的电致发光光谱，插图为LED 的光学照片［81］。Fig.8 （a）Emission spectrum of WLED based on（PMA）3InBr6［74］. （b）Emission spectra of WLED based on（C5H14N3）2MnBr4 and （CH6N3）2MnBr4［76］. （c）Emission spectrum of WLED based on ［（C3H7）4N］2Cu2I4，the inset shows the photographs of WLED［50］.（d）Energy level diagram of TEA2Cu2Br4 based electroluminescent LED device［79］.（e）Current efficiency and EQE of LEDs at different voltages［79］. （f）Electroluminescent spectra based on （ABI）4MnBr6 under different driving voltages［81］.

值得注意的是，具有高效发射的0D 有机-无机杂化金属卤化物还可以用作电致发光LED 的发射层。Liu 等[79]利用高发射率的0D TEA2Cu2Br4作 为 发 射 层，制 备 了 结 构 为Glass∕ITO∕PEDOT∶PSS∕TEA2Cu2Br4∕TPBi∕LiF∕Al 的 蓝 光 发 射 的LED（图8（d））。结果表明，该器件的最大亮度为85 cd∕m2，外量子效率（EQE）为0.11%（图8（e））。类似地，Li 等[80]以具有高效发射的0D （MePPh3）2Sb-Cl5作为发射层，制备了橘红光发射的LED，该器件的最大亮度为3 500 cd∕m2，电流效率为6.8 cd∕A，EQE 为3.1%。 尽 管 最 近 的 研 究 表 明，以（ABI）4MnBr6作为发射层制造的LED 的最大EQE可以达到9.8% （图8（f））[81]，但是与基于CsPbBr3作为发射层制造的LEDs 的性能还相差甚远[82]。其主要原因如下：（1）0D 有机-无机杂化金属卤化物具有大的带隙，导致了差的电荷注入和低的电荷载流子迁移率；（2）在0D 有机-无机杂化金属卤化物中，大的有机配体严重阻碍了载流子的传输；（3）0D 有机-无机杂化金属卤化物较差的稳定性可能导致器件无法在高温下正常工作[8,83]。因此，0D 有机-无机杂化金属卤化物的电致发光LED 的应用研究还处于早期阶段，未来还需要继续努力，从而更好地发挥其在高性能电致发光LED 中的应用潜力。

6.2 闪烁体

最近的研究表明，0D 有机-无机杂化金属卤化物在高能X 射线的激发下可以发射出低能可见光子，因此在闪烁体领域中有着很好的应用前景。使用0D 有机-无机杂化金属卤化物作为闪烁体材料的优点主要如下：（1）高度局域化的发射中心；（2）可忽略的自吸收以及高的发光强度；（3）重元素对X 射线的高吸收率[8]。Morad 等[84]首次报道了0D 有机-无机杂化金属卤化物（Bmpip）2MBr4（M= Pb，Sn）可以将X 射线转换为可见光，当用50 kV Ag X 射线管激发时，（Bmpip）2PbBr4和（Bmpip）2SnBr4表 现 出 与 商 业闪 烁NaI∶Tl 相 当 的 辐 射 发 光 强 度（图9（a）~（b））。Meng 等[85]通过溶液法制备了一种具有高效发射的0D Sb（Ⅲ）基金属卤化物，C50H44P2Sb-Cl5单 晶，其PLQY 高 达98.42%。在X 射 线 的 激发下，C50H44P2SbCl5单晶呈现明亮的黄红光发射，其光产额为44 460 photons∕MeV（图9（b）），远高于市场上常见的商用闪烁体材料LuAG∶Ce（22 000 photons∕MeV）和LYSO（33 200 photons∕MeV）。此外，C50H44P2SbCl5的检测限为16.29 nGyair∕s，远 低 于 常 规 医 学 诊 断 的 要 求 值（5.5 μGyair∕s）。C50H44P2SbCl5单晶也表现出显著的稳定性，在空气中储存半年后，其性能几乎没有变化。最近，Han 等[86]分别通过常规固态烧结、冷烧结工艺和籽晶诱导冷烧结工艺成功制备了TPP2MnBr4陶瓷。结果表明，籽晶诱导冷烧结工艺可以诱导晶体的取向生长，从而有效减小光散射，制得高透明闪烁陶瓷（图9（c））。此外，籽晶诱导冷烧结工艺成功制备的TPP2MnBr4透明陶瓷还具有优异的闪烁性能，其光产额为（78 000 ± 2 000） photons∕MeV，检测限为8.8 nGyair∕s，能量分辨率为17%。此外，将其作为X 射线闪烁屏应用到X 射线成像，其空间分辨率高达15.7 lp∕mm。

图9 （a）NaI∶Tl、（Bmpip）2PbBr4和（Bmpip）2SnBr4的辐射发光（RL）光谱以及在相同激发光源下的归一化光子总量和其紫外光与X 射线照射下的光学照片［84］；（b）C50H44P2SbCl5 的PL 和RL 光谱，插图为C50H44P2SbCl5 在X 射线激发下的光学照片和晶体结构［85］；（c）常规固态烧结、冷烧结工艺和籽晶诱导冷烧结工艺制备厚度为0.5 mm TPP2MnBr4陶瓷的透光率［86］；（d）从常规固态烧结、冷烧结工艺和籽晶诱导冷烧结工艺获得的X 射线图像的调制传递函数［86］。Fig.9 （a）X-ray fluorescence spectra of NaI∶Tl，（Bmpip）2PbBr4 and （Bmpip）2SnBr4，as well as the normalized total amount of photons comparison with the same X-ray excitation source and the optical images under daylight，UV irradiation（365 nm），and X-ray irradiation［84］. （b）PL and RL spectra of C50H44P2SbCl5，and the inset shows the optical image under Xray excitation and crystal structure of C50H44P2SbCl5［85］. （c）Light transmittance of conventional solid-state sintering，cold sintering process，and seed-crystal-induced cold sintering process with thicknesses of 0.5 mm［86］. （d）Modulation transfer functions of X-ray images obtained from conventional solid-state sintering，cold sintering process，and seed-crystal-induced cold sintering process［86］.

6.3 传感器

0D 有机-无机杂化金属卤化物在热、湿气和挥发性有机溶剂等外部环境的刺激下，光学性能会发生一定的变化，这使其成为各种类型传感器的潜在候选材料。本课题组通过溶液法合成了一种具有蓝白光发射的Cu（Ⅰ）基金属卤化物（Gua）3Cu2I5单晶，其发光峰位于481 nm[87]。有趣的是，由于高温下的结构相变，该化合物呈现出可逆的热致变色特性，其可以通过加热或冷却处理在短时间内实现蓝白光和黄光发射之间来回转变（图10（a）~（b）），这表明（Gua）3Cu2I5在温度标定领域有着巨大的应用潜力。Zhao 等[88]通过调控不同的外部刺激，发现不发光的0D 有机Sb（Ⅲ）基金属卤化物[Ph3EtP]2Sb2Cl8在乙醇的处理下可以转变为黄光发射的[Ph3EtP]2SbCl5·EtOH，此外其在加热处理下可以进一步转变为红光发射的[Ph3EtP]2SbCl5（图10（c））。基于这种0D 有机Sb（Ⅲ）基金属卤化物独特的三重外部刺激响应发光特性，作者进一步展示了其在光学防伪、信息加密-解密中的应用。此外，我们还在C4H14N2MnBr4单晶中发现了灵敏且可逆的热致变色特性，即C4H14N2MnBr4单晶在室温下呈现橘红光发射，但随着温度的降低（80 K）或者升高（490 K），该化合物会逐渐转变为绿光发射。这是该体系中温度依赖的自旋耦合与电声子耦合系数的协同调控所导致的[89]。

图10 （a）（Gua）3Cu2I5的晶体结构和晶体的光学照片［87］；（b）（Gua）3Cu2I5的高温PL 光谱［87］；（c）基于0D 有机Sb（Ⅲ）基金属卤化物在荧光防伪和信息加密中的应用［88］。Fig.10 （a）Crystal structure and optical images of （Gua）3Cu2I5［87］. （b）High-temperature PL spectra of （Gua）3Cu2I5［87］. （c）Application of 0D organic Sb （Ⅲ）-based metal halides in fluorescence anti-counterfeiting and information encryption［88］.

6.4 其他领域

除了优异的发光特性，0D 有机-无机杂化金属卤化物在太阳能电池、光电探测器和铁电体等领域也展现出了巨大的应用潜力。Hoefler 等[90]通过使用间接带隙的Bi（Ⅲ）基金属卤化物（CH3NH3）6-BiI5.22Cl3.78作为吸收层，制造了结构为glass∕ITO∕致 密TiO2∕介 孔TiO2∕（CH3NH3）6BiI5.22Cl3.78∕spiro-OMeTAD∕Au 的太阳能电池，该器件的最大功率转换效率为0.18%，填充系数接近60%。Zhang 等[91]通过使用0D （CH3NH3）3[BiI6]作为吸收层，进一步将功率转换效率提高至1.09%。在光电探测器的应用方面，最近我们课题组通过使用0D Sn（Ⅱ）基金属卤化物C16H36NSnCl3作为活性层，制备了一种 结 构 为Au∕C16H36NSnCl3∕Au 的 超 短 紫 外 线 光 电探测器[92]。在-5 V 的电压和0.36 mW∕cm2的光照下（254 nm），该器件的响应度为7.3 mA∕W，比探测率为1.67×1011Jones。此外，该器件在空气湿度为60%的环境中放置7 d 后，仍能保持79%的初始性能，显示出较长的使用寿命。对于铁电器件，熊仁根组[93]报道了一种有机-无机杂化分子铁电体[Cyclopentylammonium]2CdBr4，其显示出高于室温的居里温度（340.3 K）。在[Cyclopentylammonium]2CdBr4中，从Pnam到Pna21的铁电相变机制归因于有机阳离子和无机阴离子的有序-无序转变，在铁电相中的饱和极化值为0.57 μC∕cm2。

7 总结与展望

近些年来，大量的0D 有机-无机杂化金属卤化物被报道，它们具有多样性的结构和丰富的光物理性质。本文在首先介绍0D 有机-无机杂化金属卤化物的溶液合成方法、晶体结构特征和发光物理机制的基础上，进一步综述了近年来0D 有机-无机杂化金属卤化物发光物理机制的调控以及光电方面的应用。其优异的光学性能，特别是颜色可调、发光效率高、寿命长等特点，使其成为一种应用于光电子器件领域的潜在候选材料。但0D 有机-无机杂化金属卤化物的发展也存在一些问题与挑战，主要如下：

（1）铅固有的毒性极大地限制了0D 有机-无机杂化金属卤化物的进一步发展，因此开发具有高效发射以及优异稳定性的0D 无铅有机-无机杂化金属卤化物是当下的研究重点。

（2）目前报道的大多数0D 有机-无机杂化金属卤化物通常具有较差的湿气稳定性。通过引入对潮湿空气不太敏感的大体积或刚性有机阳离子，可以进一步提高0D 材料的防潮稳定性。此外，由于有机离子的存在，0D 有机-无机杂化金属卤化物通常表现出较差的热稳定性。为了解决这个问题，用碱金属（例如，Na+、K+、Rb+或Cs+）部分取代A位的有机离子，是目前有望改善其热稳定性的有效策略。

（3）目前的研究认为，在0D 有机-无机杂化金属卤化物中观察到的宽带发射源于STE。但关于STE 如何形成，STE 态、结构畸变和载流子-声子耦合之间的关系以及STE 的复合过程还有待于进一步探索。此外，金属卤化物的配位构型、金属卤化物多面体的畸变程度、金属光学活性中心的间距等因素对STE 发光物性的影响还需进一步研究。飞秒时间分辨光谱作为一种成熟的研究激发态动力学过程的有效手段，在未来可能提供有效的解决方案。

（4）尽管0D 有机-无机杂化金属卤化物具有高效的宽带发射，但目前报道的以绿光、黄光和红光发射为主，开发具有高效蓝光发射以及近红外发射的0D 有机-无机杂化金属卤化物仍然是一项巨大的挑战。此外，还可以开发兼具高效发射和高CRI 的单组分白光发射的0D 有机-无机杂化金属卤化物。

（5）基于0D 有机-无机杂化金属卤化物的光电效率有待进一步提高。在光致WLED 应用方面，尽管0D 有机-无机杂化金属卤化物具有高效的宽带发射和优异的环境稳定性，然而由于其较宽的带隙，导致其吸收波段主要集中在紫外区域（< 400 nm），这使得它们只能在紫外芯片的激发下实现白光发射。由于紫外芯片发光功率的限制，制备的WLED 的流明效率较低，严重限制了其在固态照明中的应用。因此，开发在蓝光激发下的高效发射的0D 有机-无机杂化金属卤化物，并将其与商用蓝光LED 芯片匹配，制备高性能WLED 应当是未来努力的方向。此外，通过离子掺杂策略或合金化的途径来调节电子结构以调控0D 有机-无机杂化金属卤化物的激发波长范围是个可行的策略。另外，为进一步提高电致LED 的发光效率，可通过在器件中引入合适的电子和空穴传输层来平衡载流子的注入。在闪烁体的应用方面，0D 有机-无机杂化金属卤化物的闪烁寿命应进一步缩短，以实现快速动态实时X 射线成像应用。考虑到0D 有机-无机杂化金属卤化物的离子特性和较低的形成能，其在不同的外部刺激下可以实现发光颜色的转变，因此利用这一特性，可进一步探索其在多重荧光防伪和信息加密中的应用。在未来，可以探索0D 有机-无机杂化金属卤化物在多重外部刺激下的光学响应，以实现其对信息的多重加密防护。

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