近日，复旦大学未来信息创新学院光科学与工程系王俊课题组开展研究，在WS₂/CsPbBr₃异质结中实现了室温、低激发功率下的trion发光增强，并将异质结集成进光学微腔中，实现Purcell效应进一步增强荧光。2026年2月，相关成果以“Room-Temperature Trion Emission Enhancement in Monolayer WS₂/CsPbBr₃ Perovskite Heterostructures”为题发表在国际期刊《ACS Photonics》，为实现二维材料中室温trion发光及其物理提供了可行体系，有望进一步实现二维材料-钙钛矿杂化体系的光电子器件。

二硫化钨（WS₂）单层材料因其在室温下表现出的强光-物质相互作用和高激子结合能，成为探索激子与trion物理的极具潜力的研究对象。其中，trion在光电子学和谷电子学应用领域展现出独特优势。在室温和低激发功率下，激子由于其高结合能能够稳定地存在，然而在该条件下，trion的形成仍面临挑战：单层WS₂在通常情况下虽为n型半导体，但其材料固有的自由电子浓度低，导致trion光致发光效率低下，且解离率较高。尽管trion调控技术已取得进展，但仍面临诸多关键挑战：需要高强度激发功率、低温环境及复杂制备工艺，同时存在不希望的双激子和缺陷束缚激子发射问题。

图1. WS₂/CsPbBr₃异质结构在室温下的光学表征

基于上述思路，团队通过构建单层WS₂与CsPbBr3钙钛矿之间的II型异质结构，提出了一种增强三离子发射的稳健方案。通过能带调控技术，利用CsPbBr₃的电子转移实现WS₂的高效n型掺杂，从而显著提升室温下的trion发射强度。通过测量时间分辨光致发光光谱，揭示了WS₂、CsPbBr₃及二者形成的异质结构中激子与trion的显著寿命差异，证实了电荷转移动力学。通过双指数拟合发现，CsPbBr₃激子寿命显著降低，证实了电子的转移；WS₂中trion对于光致发光衰减的贡献显著增加，揭示了其数量和发光强度的提升，与稳态光致发光光谱中的结果一致。

图2. WS₂/CsPbBr₃异质结构在室温下的光致发光动力学

通过将该异质结构集成到光学微腔中，团队进一步利用Purcell效应放大了trion发射，在trion能量位置处，Purcell因子达到1.94，证实该结构能够通过微腔内光与物质相互作用有效增强trion发光。本研究从材料设计、界面工程到微腔光场调控等多个层面，系统探索并验证了实现室温稳定trion的有效策略，明确了界面电荷转移在促进trion形成中的关键作用。相关成果不仅为理解trion的微观物理机制提供了实验依据，也为发展基于trion的新型光电器件，如谷极化发光器件、自旋调控激光器及量子信息处理单元，开辟了新的研究方向。

图3. WS₂/CsPbBr₃异质结构在室温光学微腔中的研究

复旦大学未来信息创新学院的王俊副教授为论文的通讯作者，硕士研究生孙意昂为论文的第一作者。该工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等科技基金的支持。原文链接：https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5c02402