郑州大学在钬基半金属红色/近红外发光调控方面取得进展

近日，郑州大学物理学院材料物理研究所在钬基半金属的红色/近红外发光调控方面取得进展，相关成果以“Constructing Efficient and Thermostable Red-NIR Emitter via Cross Relaxation and Crystal-Field Engineering of Holmium-Based Perovskite-Type Half Metal”为题发表在国际知名物理类期刊《Laser & Photonics Reviews》上。论文第一作者为硕士研究生孙冉冉，通讯作者为青年教师贾陌尘、史志锋教授和李新建教授。

 稀土离子具有独特的光学、磁学和电学性质，自18世纪发现以来，已被广泛用作无机材料的掺杂剂。特别是其丰富的电子能级、优异的光稳定性和窄带发射在激光、照明和传感领域引起了极大关注。然而，当稀土离子的掺杂量不断提高时，其发光强度总会受到浓度猝灭效应的限制。

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针对以上问题，研究人员发现可以利用无铅双钙钛矿中不同八面体间隔排布的特点来寻求突破，并设计了一种具有高效红色/近红外发光的钬基双钙钛矿材料。由于钬离子间的交叉弛豫和较大的离子间距，纯钬基双钙钛矿Cs2NaHoCl6并没有发生传统的浓度猝灭现象。

且高含量的钬离子还赋予了其半金属（half metal）特性，其中自旋向上电子的能带结构呈现半导体性质，而自旋向下电子的能带结构呈现金属性质。通过Bi3+和Ag+掺杂对晶体场进行调控后，红色/近红外发射的PLQY达到了82.3%，且热激活的声子辅助布居过程使其具有抗热猝灭性能。最后，将荧光粉与450 nm芯片结合，制备了光转换型发光二极管，其宽范围的近红外发射在医疗光源、夜视、无损检测方面显示出良好的前景。

来源：郑州大学物理学院

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