异质结是由两种或两种以上不同的半导体材料叠加在一起构成的复合结构，其在光电器件如半导体激光、发光二极管和太阳能电池等领域具有广泛的应用。钙钛矿作为一种新兴的半导体材料，在可见光波段具有较强的吸收、较低的缺陷密度和较长的载流子扩散距离等优势，因而引起了科研人员的广泛关注。然而，目前对于钙钛矿材料的研究大多集中在单一的结构，对钙钛矿异质结光学特性及其物理机理的研究仍十分缺乏，大大限制了钙钛矿异质结这种具有优良性能复合结构的应用。

超快光学团队研究生宋怡玲、张聪等在陆培祥教授和刘为为老师的指导下，通过定向转移法成功制备了二维/三维钙钛矿((PEA)₂PbI₄)/MAPbBr₃)异质结，并对其荧光特性进行了深入研究。他们发现在钙钛矿异质结中，这两种钙钛矿材料之间具有较强的能量转移过程。由于(PEA)₂PbI₄的荧光谱与MAPbBr₃的吸收谱存在较大的重叠区域，当(PEA)₂PbI₄被激发时，辐射的荧光会被相邻的MAPbBr₃微片强烈吸收，导致(PEA)₂PbI₄的荧光几乎完全猝灭，而MAPbBr₃微片的荧光得到了极大增强（~6.5倍）。经计算，可以确定这种钙钛矿异质结中的能量转移效率非常之高，接近于100%。此外，异质结中的能量转移也与材料的厚度以及激发波长有关。这项工作系统研究了钙钛矿异质结中的相互作用，得到了高效率的能量转换效率，并揭示了其中的物理机理，对于实现高效率的钙钛矿光电器件提供了新思路。

该项成果于2018年7月发表在Optics Express上(Opt. Express 26(14): 18448-18456 (2018))。

(a) MAPbBr₃的吸收谱和(PEA)₂PbI₄的荧光谱。(b) 钙钛矿异质结中的能量转移示意图。 (c) 同一异质结结构中MAPbBr₃微片，(PEA)₂PbI₄微片以及异质结部分的荧光谱。(d) MAPbBr₃微片，(PEA)₂PbI₄微片以及异质结部分的荧光衰减曲线。