高效光-电转换是实现太阳能电池、光电探测器等光电器件的物理基础。光生载流子的弛豫、电-声耦合、复合及电荷分离等超快动力学过程将直接影响光电器件的能量转换效率。另一方面,高效电-光转换可应用于显示、照明、激光等发光领域。载流子的复合发光过程将受到能量转移、缺陷态捕获等过程的影响。深入理解半导体材料的载流子动力学是实现高性能光电子器件的重要前提。近年来,卤化物钙钛矿材料因具有优异的光电性质使其在发光、显示、光伏等领域展现出巨大的潜在应用价值。但是最常用的钙钛矿材料中含重金属铅,对人类和环境危害较大。为此,我们开发了一系列在空气中稳定的非铅钙钛矿纳米晶,采用超快光谱等手段深入研究其激子弛豫、电-声耦合、缺陷态捕获、能量转移、电荷分离等动力学过程,揭示其载流子动力学机理,并指导材料设计。主要工作如下:1)通过研究典型非铅钙钛矿纳米晶材料的自由激子弛豫动力学,揭示了限制其辐射跃迁复合的关键动力学机制,并提出提升发光效率的新策略。2)提出自陷激子由"暗态"到"亮态"的调控策略,并实现在胶体纳米晶中的高效白光发射。3)首次在非铅钙钛矿纳米晶中观测到基于自陷激子的延迟荧光发光机制;揭示了自陷激子介导的给体-受体能量转移新机制,并实现高性能光电子器件。