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卤化铅钙钛矿纳米立方制备的钙钛矿型超晶格
原子定义的染料分子组装(如H和J聚集体)已经引起人们80多年的兴趣，因为它们的光谱中出现了集体现象，它们的相干远程能量传输，它们与自然光收集复合物的概念相似性，以及它们作为光源和光伏发电的潜在用途。另一种制造多功能和可控聚集体的方法是将胶体半导体纳米晶体组织成长程有序的超晶格。
铯铅卤化钙钛矿纳米晶体是制造这种超晶格的理想材料，因为它具有高振子强度的亮三重态激子10、缓慢的消相(相干时间高达80皮秒)和极小的发射线非均匀展宽。到目前为止，仅用这些纳米晶体设计出具有简单立方填料的单组分超晶格。在这里，我们提出了钙钛矿型(ABO3)二元和三元纳米晶体超晶格，通过定向共组装形成的立体稳定，高度发光的立方CsPbBr3纳米晶体(占据B和/或O晶格位)，球形Fe3O4或NaGdF4纳米晶体(A位)和剪切长方体PbS纳米晶体(B位)。这些ABO3超晶格，以及我们所证明的二元NaCl和AlB2超晶格结构，显示了CsPbBr3纳米立方体的高度定向有序。它们还表现出超荧光——一种集体发射，导致光子爆发，具有超快的辐射衰变(22皮秒)，可以用于超亮(量子)光源。我们的工作为进一步探索复杂、有序和功能有用的钙钛矿介结构铺平了道路
2.
选择介电(非吸收)a位纳米晶体(NaGdF4)和介电Si3N4衬底对超荧光的出现至关重要
吸收材料的存在在高影响下改变了激子动力学，可能是通过引入非辐射通道来猝灭光致发光(扩展数据图9，以碳膜作为衬底的数据)。在超辐射系统中，辐射寿命与相干耦合纳米晶体(N)的数量成反比，N随激发通量的增加而增加。相应的，在零延迟时间下，峰值强度以超线性增长超过两个数量级(图5h，中间)。利用与现象学衰变模型的最佳拟合，光谱积分时间分辨光致发光获得了短至22 ps的辐射寿命(图5g, h) 。此外，观察到超荧光积累时间缩短(τ积累)，之后光子爆发发射(图5h)。这个累积时间表示单个偶极子通过共同光子场相互作用锁相所需的时间;它与N按τ累积∝(lnN)/N缩放。利用该理论表达式并假设N与激发通量成正比，得到了与实验数据很好的拟合。特征超荧光加速和振荡保持到105 K(图5i)，尽管它们的出现需要更高的影响。这可能是激子-声子相互作用的结果，它加速了激子的消相时间，使集体耦合效率降低。例如，在105k时发现了更大的τ累积(图5i)，最终大于激子消相时间，从而导致超荧光在更高温度下完全消失。abo3型超晶格比nacl型超晶格具有更好的集体发射(补充说明4，扩展数据图10)。我们将其归因于更高的钙钛矿与介电纳米晶体的比例(4:1 vs 1:1)，以及钙钛矿纳米晶体之间的距离大大缩短(更高的钙钛矿纳米晶体密度)，这有利于相干耦合。此外，通过增加NaGdF4纳米晶体的尺寸，abo3型超晶格的超荧光可能会发生质的改变(与激子光致发光相比，从较低的能量转移到较高的能量)(补充说明4，扩展数据图10)。
我们期望对单个钙钛矿纳米晶体发射体进行进一步的原子和形态工程来改变声子光谱，光学相干性和激子精细结构)以及在中尺度(创造不同的超晶格结构)和微观尺度(改变超晶格的尺寸和定位以及支持器件集成)上进一步设计超晶格，将使研究Dicke量子相变等复杂晶格中的多体光-物质相互作用成为可能。这样的研究可能会产生更亮的钙钛矿纳米晶体组件，或促进大规模纠缠多光子量子光源的发展，这可能在光学量子计算50或量子成像中有应用。
