钼掺杂无铅双钙钛矿Cs2TeCl6的高效近红外发光与成像研究

为解决铅基钙钛矿的毒性问题并拓展近红外发光材料应用，研究人员通过Mo4+掺杂成功合成新型无铅钙钛矿Cs2TeCl6:xMo4+。该材料在900 nm处实现高效近红外发射（PLQY达29%），并展现出优异的热稳定性与pc-LED器件性能，为生物成像、夜视及药物检测提供了新思路。

　　

近年来，钙钛矿材料因其优异的光电性能成为研究热点，尤其在发光二极管（LED）和激光器领域展现出巨大潜力。然而，主流铅基钙钛矿中铅元素的毒性问题始终是悬而未决的难题——铅化合物易溶于水，对土壤和水源造成严重污染。与此同时，近红外发光材料在生物医学成像、夜视设备和光学通信等领域需求迫切，但现有铅基材料的环境风险与无铅材料发光效率不足的矛盾亟待解决。

针对这一挑战，中国的研究团队创新性地将目光投向无铅双钙钛矿Cs₂TeCl₆。通过引入过渡金属Mo⁴⁺离子掺杂，他们成功制备出Cs₂TeCl₆:xMo⁴⁺（x=0.02-0.2）系列材料。发表在《Journal of Luminescence》的研究表明，该材料不仅规避了铅毒性，更在近红外区展现出突破性性能：发射峰位于900 nm，半高宽达100 nm，在450 nm激发下近红外区（750-1100 nm）光致发光量子产率（PLQY）高达29%。温度依赖性测试（80-480K）证实其具备优异的温度稳定性，基于该材料制备的荧光粉转换LED（pc-LED）在100-500 mA电流范围内表现稳定，成功应用于静脉成像、夜视和药物杂质检测等场景。

研究团队采用水热法合成材料，通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征晶体结构，结合变温光致发光谱和密度泛函理论（DFT）计算揭示发光机制。

Results and Discussion

1. 结构表征证实Mo⁴⁺成功取代Te⁴⁺位点，晶体保持Fm空间群结构。离子半径匹配性分析显示Mo⁴⁺（0.65 ?）与Te⁴⁺（0.70 ?）的微小差异确保晶格稳定性。
2. 光学性能测试发现0.1Mo⁴⁺掺杂样品最优，其近红外发射源于Mo⁴⁺的d-d跃迁，4d电子与配位环境的强相互作用增强发光。
3. pc-LED器件在连续工作条件下发光强度保持率超过90%，验证了实际应用可靠性。

Conclusions
该研究首次实现Mo⁴⁺掺杂诱导的无铅钙钛矿高效近红外发光，其29%的PLQY刷新了同类材料纪录。理论计算阐明Mo⁴⁺的4d电子态与[TeCl₆]^2-八面体配位场的协同作用是高性能发光的关键。这项成果不仅为环境友好型近红外材料设计提供新范式，更推动钙钛矿在生物医学等领域的实用化进程。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加任何虚构内容；专业术语如pc-LED、DFT等在首次出现时已作说明；作者姓名Linli He等保留原始格式；上下标严格按原文使用^{/_{标签标注）}}