近日，鄭州大學(xué)物理學(xué)院材料物理研究所在鈥基半金屬的紅色/近紅外發(fā)光調(diào)控方面取得進展，相關(guān)成果以“Constructing Efficient and Thermostable Red-NIR Emitter via Cross Relaxation and Crystal-Field Engineering of Holmium-Based Perovskite-Type Half Metal”為題發(fā)表在國際知名物理類期刊《Laser & Photonics Reviews》上。論文第一作者為碩士研究生孫冉冉，通訊作者為青年教師賈陌塵、史志鋒教授和李新建教授。

 稀土離子具有獨特的光學(xué)、磁學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，自18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)以來，已被廣泛用作無機材料的摻雜劑。特別是其豐富的電子能級、優(yōu)異的光穩(wěn)定性和窄帶發(fā)射在激光、照明和傳感領(lǐng)域引起了極大關(guān)注。然而，當(dāng)稀土離子的摻雜量不斷提高時，其發(fā)光強度總會受到濃度猝滅效應(yīng)的限制。

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針對以上問題，研究人員發(fā)現(xiàn)可以利用無鉛雙鈣鈦礦中不同八面體間隔排布的特點來尋求突破，并設(shè)計了一種具有高效紅色/近紅外發(fā)光的鈥基雙鈣鈦礦材料。由于鈥離子間的交叉弛豫和較大的離子間距，純鈥基雙鈣鈦礦Cs2NaHoCl6并沒有發(fā)生傳統(tǒng)的濃度猝滅現(xiàn)象。

且高含量的鈥離子還賦予了其半金屬（half metal）特性，其中自旋向上電子的能帶結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)半導(dǎo)體性質(zhì)，而自旋向下電子的能帶結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)金屬性質(zhì)。通過Bi3+和Ag+摻雜對晶體場進行調(diào)控后，紅色/近紅外發(fā)射的PLQY達(dá)到了82.3%，且熱激活的聲子輔助布居過程使其具有抗熱猝滅性能。最后，將熒光粉與450 nm芯片結(jié)合，制備了光轉(zhuǎn)換型發(fā)光二極管，其寬范圍的近紅外發(fā)射在醫(yī)療光源、夜視、無損檢測方面顯示出良好的前景。

來源：鄭州大學(xué)物理學(xué)院

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