闪烁晶体作为闪烁探测系统的核心材料，其性能直接影响探测器的探测能力。传统离子发光型闪烁晶体在电离激发下产生的载流子，在晶格中迁移时存在高度离域化，易受基质中缺陷影响导致非辐射淬灭，致使闪烁发光效率显著衰减。因此，发展载流子高度限域的闪烁发光新机理，并据此设计和制备高发光效率的闪烁晶体是闪烁探测领域研究的科学挑战。近年来，低维结构金属卤化物材料因其独特的空间限域效应与强自陷激子发光特性，展现出宽光谱、无自吸收、高效率及高热稳定性等优势，成为突破现有闪烁晶体性能瓶颈的关键路径。

中国科学院上海硅酸盐研究所吴云涛研究员团队长期致力于高性能闪烁晶体研究。在前期创制Cs₃Cu₂I₅（Physica Status Solidi RRL, 2020）、Cs₃Cu₂I₅:Tl（Advanced Optical Materials, 2021）、Cs₅Cs₃Cl₆I₂（Science Advances, 2023）等一系列限域激子发光型闪烁晶体的基础上，先后提出了“激子俘获闪烁发光增强机制”（Light: Science & Applications, 2024）与“能量传递近红外闪烁发光机制”(ACS Energy Letters 2025)。近日，该团队在低维卤化物的限域闪烁发光机理研究方面再次取得关键突破。

研究团队提出了一种通过结构调制实现限域激子闪烁发光增强的新策略。以零维结构Cs₃YCl₆为基体，通过引入一价Cu离子创制出新型闪烁材料(Cs₈Cu)Y₃Cl₁₈。该材料将原有的[YCl₆]^3-八面体发光基元重组为“桨轮状”[Cu₂(YCl₆)₃]^7-发光基元。这一结构演变促使原本离域的激子态转化为高度局域的自陷激子态，显著提升了激子淬灭能垒，并有效抑制了激子间及激子与缺陷间的非辐射复合。实验结果表明，得益于增强的激子局域化效应，(Cs₈Cu)Y₃Cl₁₈的闪烁光产额较 Cs₃YCl₆提升了约460%，并兼具极低的余辉和优良的热稳定性。基于该材料制备的柔性成像屏，成功实现了高空间分辨率的常温及高温辐射成像。该研究为实现限域闪烁发光和设计高发光产额闪烁材料提供了新的思路。

相关研究成果以“Giant Scintillation Yield Enhancement in Zero-dimensional Halides by Exciton Confinement Manipulation”为题发表于Research期刊。上海硅酸盐所和上海大学联合培养硕士王玉捷、上海硅酸盐所博士闻学敏及北京航空航天大学时洪亮教授为共同第一作者，上海硅酸盐所吴云涛研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目资助和支持。

图1. 低维结构金属卤化物中通过结构调制实现强限域激子发光

论文链接：

https://spj.science.org/doi/10.34133/research.1230