近日，我院量子材料与量子能源课题组在压力诱导非晶化驱动镉基材料的带隙减小和不可逆色移研究中取得进展，无需化学掺杂，仅靠物理压力即可实现材料光学带隙减小、发光增强、颜色不可逆色移。相关成果以“Pressure-Induced Bandgap Narrowing and Irreversible Color Shift in Cadmium Halides through Constrained Structural Amorphization”为题发表在国际知名物理类期刊《Laser & Photonics Reviews》上。论文第一作者为我院硕士研究生黄乙甲，通讯作者为我院王玲瑞研究员、郭海中教授、以及四川大学邹国红教授，郑州大学为第一单位。

铅（Pb）基金属卤化物在光电应用领域取得了迅速发展。然而，其环境稳定性差以及Pb²⁺离子的固有毒性严重限制了其实际应用。相比之下，镉基卤化物因其独特的电子结构和优异的光学性能而受到广泛关注。此外，Cd²⁺离子的配位环境对有机配体的性质及卤素种类高度敏感，为构建高效、低毒的光致发光材料提供了灵活的平台。对镉基卤化物的结构和性能进行精确调控，对于实现其光学带隙调节、发光效率提升以及稳定性增强具有重要意义。

图1.镉基材料[BPy]₂CdX₄（X = I, Br, Cl）在高压下发光增强及不可逆色移现象

团队利用高压技术系统揭示了镉基卤化物[BPy]₂CdX₄“结构-光学性能”关系。研究表明，[BPy]₂CdI₄、[BPy]₂CdBr₄和[BPy]₂CdCl₄在压力作用下均表现出显著的发光增强，分别提高了8倍、28倍和41倍；同时，带隙分别缩小0.67 eV、0.50 eV 和 0.98 eV，伴随出现从透明到黄色、橙色再到红黑色的不可逆变色现象；结构分析表明，高压导致[CdX₄]^2-四面体结构发生非均匀畸变，形成更深的自陷态激子，从而增强发光；卸压后材料长程有序性丧失，形成部分非晶态，同时氢键增强，有利于激子在畸变位点被捕获；新出现的低能激子吸收峰进一步促进了红移发光行为的不可逆转变。

这项研究不仅揭示了高压下卤化镉材料的结构-性能关系，还展示了非晶工程在调控光电器件性能方面的潜力。通过纯物理的“压力工程”，研究人员在不引入任何化学杂质的情况下，成功实现了对卤化镉材料发光颜色与强度的精准调控。这为下一代环保型、高性能光电器件的设计提供了新思路，也彰显了极端条件下材料科学的无限可能。

本工作由郑州大学物理学院量子材料与量子能源课题组主导完成，合作单位包括聊城大学与四川大学，得到了国家重点研究发展计划及河南省自然科学基金等项目的资助支持。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202502069