在材料科学研究中，时间分辨光致发光（TRPL）已是一种高灵敏度、无损的光学探测技术，能够在皮秒至微秒的时间尺度上精准捕捉材料在光激发后的动态行为。该技术广泛应用于研究半导体到量子限制系统的材料特性，为研究人员揭示载流子寿命、复合机制、陷阱态分布等关键信息，助力材料性能的优化与器件应用的推进。

核心优势：
▫无需电接触，仅依赖光学激发与探测；
▫时间分辨率覆盖皮秒到微秒量级；
▫可结合显微系统实现空间分辨测量；
▫支持原位、变温、变激发强度等多维实验条件。

典型应用领域与洞察
① 钙钛矿（如MAPbI₃, FAPbBr₃）
•为何使用TRPL？
钙钛矿材料以其载流子寿命长而著称，但降解、陷阱态和界面损耗会显著缩短其寿命。

•TRPL揭示：
- 复合动力学过程及其辐射复合与陷阱辅助复合两种路径的相对贡献。
- 载流子寿命的变化，可作为衡量钝化工艺效果的间接指标。
- 在环境或光照诱导降解过程中复合机制的演变——当进行原位或时间序列测量时。

•示例洞察：
双指数衰减揭示了快速陷阱相关成分（~100 ps）和较慢的带间衰减（~ ns）。
CIGS太阳能电池不同位置的稳态与时间分辨发射光谱

使用德国PicoQuant公司的FluoTime 300荧光光谱仪在560 nm激发波长下，于两个测量点测得约1250 nm处的荧光发射。将物镜从20倍更换为40倍后，衰减曲线形状发生改变且荧光寿命延长。

②过渡金属二硫化物（TMDs，如MoS₂、WS₂）
•为何使用TRPL？
单层及少层过渡金属二硫化物具有复杂的激子动力学特性，对环境敏感性强。

•TRPL揭示：
- 激子与三子的寿命差异。
- 通过寿命缩短检测非辐射淬灭现象，结合空间或结构分析可揭示其与缺陷或界面效应的潜在关联。

•示例洞察：
低温TRPL实验揭示了超快中性激子衰减（~数皮秒）之后存在长寿命暗激子成分。该特性对谷电子学应用具有重要价值。

③量子点（如InP, CdSe, PbS）
•为何使用TRPL？
TRPL可在广泛的时间范围内捕获复合动力学，有助于区分内在过程和与表面相关的过程。

•TRPL揭示：
- 辐射效率
- 表面陷阱态
- 闪烁过程

•示例洞察：
TRPL区分了表面陷阱介导的非辐射复合（<20 ns）与稳定发光态（~100 ns）。这对QLED应用至关重要。

基于TRPL光谱技术的像素表征

在FluoTime 300上，通过FluoMic显微镜对智能手机显示屏进行观测，采用440 nm脉冲激光激发。测量了蓝色（460 nm）、绿色（522 nm）和红色（620 nm）像素的发射衰减特性。

④III-V 族和 II-VI 族半导体（如GaAs, GaN, ZnO）
•为何使用TRPL？
在GaN LED中，不同激发强度下的TRPL揭示了载流子饱和效应和Auger复合。

•TRPL揭示：
- 辐射复合寿命
- 掺杂或合金化的影响
- 异质结构中的界面复合

•示例洞察：
在GaN LED中，随激发强度变化的TRPL现象呈现载流子饱和特性，有助于优化注入效率。

TRPL不仅是一种强大的分析工具，更是连接材料基础研究与实际应用的桥梁。无论是提升太阳能电池效率、优化量子点发光性能，还是推动二维材料在光电领域的应用，TRPL都提供了不可替代的动态视角。选择TRPL，就是选择深度理解材料、精准优化性能的科学路径。