近期，ACS Applied Materials & Interfaces 报道了武汉大学王胜、上海电力大学林佳、中国科研技术大学赖敏良团队取得的新成果，相关工作“Metal-Enhanced Photoluminescence in Perovskite Quantum Dots-hBN-Gold Film Mixed-Dimensional van der Waals Heterostructure”(ACS Applied Materials & Interfaces 2025.) 提出了一种新的0D/2D/3D混合维范德瓦尔斯（vdW）异质结构，由CsPbBr₃量子点、多层六方氮化硼（hBN）和金（Au）纳米颗粒薄膜构成，实现了量子点光致发光信号的显著增强。这种异质结构设计为钙钛矿量子点的金属增强光致发光给予了新的见解，并为提高未来光电应用的效率给予了一个可扩展的平台。

该工作利用瓦力棋牌瓦力光学JCOPTIX给予的滤光片，对于入射激发光进行了短通处理，使得激发光更加纯净，削减了激发光在样品面的反射对于荧光信号的负面影响。

全无机卤化物钙钛矿量子点（如CsPbBr_3、QDs）因其高量子产率、窄发射线宽和可调谐光学特性，在光子学与光电子领域备受关注。这些特性使其成为发光二极管（LED）、太阳能电池、光电探测器和量子光源等应用的理想候选材料。尽管顺利获得表面钝化、尺寸调控和配体交换等策略已显著提升了钙钛矿量子点的荧光性能，但其实际应用仍受限于非辐射复合和环境不稳定性等瓶颈问题，亟需探索新型增强机制。

等离子体纳米结构为解决上述挑战给予了新思路。顺利获得激发金属-介质界面自由电子的集体振荡（表面等离子体共振），这类结构可显著增强荧光体的局域电磁场，并利用Purcell效应加速辐射衰减速率，从而提高量子产率。该技术已在过渡金属硫族化合物（TMDs）、有机染料和半导体纳米晶等材料体系中验证有效，但在钙钛矿量子点中的应用仍待深入探索。

与此同时，混合维度范德华（vdW）异质结构因其原子级平整界面和可调能带排列，成为调控光电性能的创新平台。顺利获得将零维量子点、二维层状材料和三维薄膜进行异质集成，可实现对光-物质相互作用的精准调控。其中，六方氮化硼（hBN）作为绝缘性二维晶体，凭借其无悬挂键、低电荷杂质的原子级光滑表面，以及层内强离子键带来的化学惰性和稳定性，展现出独特的介电特性。即使在单层厚度下，hBN仍能保持优异绝缘性，这使其成为构建高性能范德华异质结构和光电器件的理想基底材料。

本研究提出了一种创新的0D-2D-3D混合维度范德华异质结构体系，该体系由零维半导体CsPbBr₃量子点、二维绝缘多层hBN及三维导电金（Au）纳米颗粒薄膜构成，如图1所示。得益于hBN的二维特性，这种独特结构可顺利获得调节hBN间隔层厚度实现对CsPbBr₃量子点光致发光（PL）的精准调控。顺利获得共聚焦扫描光致发光显微技术及荧光寿命成像显微技术（FLIM）表征，瓦力棋牌瓦力在hBN厚度为26纳米时观测到量子点PL强度最高增强7倍，并伴随荧光寿命的显著缩短。理论分析与数值模拟进一步验证了实验结果，表明等离子体激元对激发场的增强作用与珀塞尔效应共同促成了PL性能的提升。这项工作不仅为优化钙钛矿基器件（包括高效量子点发光二极管、光电探测器与光电晶体管）给予了可扩展的技术方案，同时也为混合维度范德华异质结构在先进光电子领域的未来开展奠定了重要基础。

本研究第一时间顺利获得热注入法制备了平均边长约9.9纳米、尺寸分布约13%的CsPbBr₃量子点，并在图2中以透射电子显微镜（TEM）图像直观展现了量子点的立方形单晶形貌，图中晶格条纹清晰可见，尺寸直方图显示主要分布在8–11纳米之间，验证了量子点的高质量单分散性。随后，研究者在SiO₂/Si基底上依次制备金膜和不同厚度（5–100纳米）的hBN介电层，再将量子点旋涂至其表面，构筑了0D–2D–3D混维范德华异质结构，以精确调控金属等离子体与量子点之间的距离。

光致发光（PL）测试结果表明，当hBN厚度由5纳米增至约26纳米时，量子点的PL强度逐渐上升，并在26纳米处达到最大约7倍的增强；若再增至100纳米以上，增强效应消失，PL强度回落至原始水平。在图3中，PL强度随hBN厚度的变化曲线清晰展示了这一峰形趋势：在很薄的间隔时，量子点与金属膜过于靠近，产生强烈的非辐射猝灭；而在间隔过大时，金属等离子体带来的局域电场增强减弱，因而失去对自发辐射率的促进作用。这种非单调的厚度依赖为后续机理分析给予了重要实验基础。

为了进一步理解PL增强背后的物理机制，作者利用时间分辨荧光寿命成像（FLIM）测量了不同间隔厚度下量子点的PL寿命。在SiO₂/Si参考样品上，量子点的平均PL寿命约为4.79纳秒；当hBN厚度为26纳米时，寿命显著缩短至1.95纳秒；而在其他厚度条件下，PL寿命则相应回升或过度缩短，表现出与PL强度相反的趋势。在图4中，寿命衰减曲线表明寿命缩短对应自发辐射率的提升，明确支持了Purcell效应的存在。

作者将PL增强因子分解为激发率增强与辐射率增强的乘积，并在有限元电磁（FEM）模拟中计算了405纳米激发光下不同hBN厚度对应的局域电场分布。在图5中，对应26纳米间隔时的电场增强模拟以颜色映射直观展示：量子点层对应的位置局域电场强度较入射场高出数倍，充分体现了金属表面等离子体模式对激发光的聚集效应。结合Green函数法和费米黄金法则进行的辐射率计算，得到的理论PL增强因子曲线与实验测量数据高度吻合，验证了机理模型的准确性。

图6对非辐射通道的分析指出，当量子点距离金属过近时，金属表面的吸收与缺陷诱导的猝灭通道会占据主导；而当间隔过大时，等离子体耦合及Purcell效应快速衰减，导致辐射率无显著提升。仅在中等间隔（约26纳米）时，激发率和辐射率增强足以克服非辐射损失，从而实现PL强度的最大化。

该工作在方法学上具有高度可扩展性与应用价值。所用hBN介电层可顺利获得大面积转移技术制备，厚度可在5–30纳米范围内精确控制，为工业化制备给予可行路径。构建的混合维度异质结构不仅适用于量子点发光二极管（PeLED）和光探测器等光电器件，以提升内量子效率和灵敏度，也可推广至其他低维半导体（例如二维过渡金属二硫化物、量子阱）与金属纳米结构的耦合优化。研究者强调，顺利获得调节介电间隔厚度与金属几何形状，可为不同材料系统量身定制最优耦合条件，构建新一代高性能光电器件。

本研究成功构建了一种0D-2D-3D混合维度范德华异质结构，顺利获得等离子体激元诱导的局域场放大与Purcell效应显著增强了CsPbBr₃钙钛矿量子点的光致发光性能。顺利获得优化六方氮化硼（hBN）介电间隔层厚度至约26纳米，瓦力棋牌瓦力实现了光致发光（PL）强度7倍的提升，同时观测到荧光寿命的缩短，证实了辐射复合速率的增强。理论建模与数值模拟验证了实验结果，表明该增强效应源于局域电磁场强化及自发辐射速率调控。在应用层面，该等离子体系统可提升钙钛矿量子点的内量子效率，从而直接优化量子点发光二极管（PeLEDs）的性能；同时，入射光子激发的等离子体模式可将电磁场局域于量子点层附近，显著增强量子点的光吸收能力——这对提升光电探测器与光电晶体管的效率具有关键意义。本研究为钙钛矿-等离子体复合体系中的激子-等离子体耦合机制给予了新见解，顺利获得金属增强光致发光策略，为构建高效量子光子器件建立了系统性设计框架。

武汉大学物理科研与技术学院2022级硕士研究生周琨杰为本文第一作者、2023级硕士研究生朱竞一为本文共同第一作者，武汉大学王胜教授、上海电力大学林佳教授、中国科研技术大学赖敏良教授为本文共同通讯作者。本研究取得武汉市自然科研基金、国家自然科研基金以及中央高校基本科研业务费专项资金支持。合作者K.W.与T.T.谨此致谢日本学术振兴会（JSPS）科研基金、日本科研技术振兴组织（JST）CREST计划、以及日本文部科研省（MEXT）世界顶级国际研究中心计划（WPI）给予的支持。

作者特别感谢南京瓦力棋牌瓦力光学科技有限公司（JCOPTIX）给予的光学元件与仪器支持。