（通讯员 胡浩）7月19日，光学领域知名期刊《先进光学材料》（Advanced Optical Materials）在线发表了国家脉冲强磁场科学中心韩一波教授课题组题为“Effect of Mn–Mn Magnetic Ordering on Photoluminescence in 2D Layered Hybrid Perovskite (CH₃NH₃)₂MnCl₄”的研究论文。中心博士生张坤（已毕业）为第一作者，韩一波教授、武汉工程大学赵洪阳教授为共同通讯作者，中心博士生康恩泽、黄瑞琴参与了相关强磁场实验，日本大阪大学Masayuki Hagiwara教授和中心李亮教授对本工作实验和理论进行了指导。

二价锰离子具有3d⁵轨道电子，在晶体中它同时具有d-d轨道电子跃迁产生的高效率可见光波段光发射和5/2高自旋态相关的丰富磁相变，因而在磁性发光材料领域具有广泛应用价值。以往的研究集中在半导体稀磁掺杂Mn²⁺离子体系，Mn-Mn自旋相互作用较弱，且激子-杂质相互作用使得相关物理机制复杂化，因而磁有序对发光性质影响的研究较为薄弱。

图为(CH₃NH₃)₂MnCl₄二维层状结构、低温磁有序态荧光和高温顺磁态荧光随磁场的变化。

针对此问题，韩一波课题组与赵洪阳课题组合作，研制了具有高发光效率的甲胺锰氯透明单晶，结构如图a所示，在369nm紫外光激发下该晶体在600nm附近展现宽波段红光发射。磁化率和电子自旋共振测量表明，温度低于47K时，MnCl₆八面体在ab面形成倾斜磁相互作用层，在面外具有强反铁磁相互作用，同时在面内具有弱铁磁相互作用，温度高于47K时为顺磁态。利用脉冲强磁场设施的磁光谱测量平台，在0-45T磁场下测量了发光峰位、峰强变化，如图b、c所示，发现Mn-Mn自旋反铁磁有序时对发光产生抑制，来源于反铁磁交换引发的激发态能量传递作用；Mn-Mn自旋铁磁有序时对发光产生增强作用，源于对八面体对称性晶体场中单自旋跃迁定则的打破；在高温顺磁态区域，发光强度随磁场变弱，与以往的研究结果近似。该研究结果，特别是铁磁有序增强发光，为无铅钙钛矿发光材料在自旋发光器件和磁光功能材料方面的应用提供了基础。

该研究工作得到了国家自然科学基金(11974126)和国家重点研发计划(2022YFA1602702)等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adom.202400936