稀土掺杂双钙钛矿氧化物的多模态发光与耦合能级高灵敏温度传感研究

针对稀土掺杂材料在高温稳定性与多功能集成方面的挑战，研究人员通过高温固相法成功合成Sr2NbAlO6: Yb3+, Er3+双钙钛矿氧化物，实现从绿光到红光的可调上转换（UC）发射，并基于Er3+离子热耦合能级（2H11/2/4S3/2）开发出最高15.8% K-1相对灵敏度的光学温度传感器，为光电集成与信息加密提供了新平台。

　　

在光电材料领域，稀土掺杂荧光粉因其丰富的能级结构和可调谐发光特性，被广泛应用于LED照明、温度传感和信息加密等领域。然而，传统材料面临高温稳定性差、光谱调控困难等瓶颈，尤其是兼具高灵敏温度传感与多功能集成的材料体系仍属空白。双钙钛矿（DP）氧化物因其高对称性晶格和优异的热稳定性成为理想宿主，但如何通过稀土掺杂实现协同性能优化仍是难题。

针对这一挑战，广西某研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表研究，通过高温固相法合成Sr₂NbAlO₆: Yb³⁺, Er³⁺双钙钛矿氧化物。研究采用X射线衍射（XRD）分析晶体结构，通过荧光光谱仪测试上转换（UC）和近红外（NIR）发射性能，并基于荧光强度比（FIR）技术评估温度传感灵敏度。

结构表征
Sr₂NbAlO₆立方晶系（空间群Fm?3m）为稀土离子提供了12配位立方八面体位点，Er³⁺/Yb³⁺通过取代Sr²⁺位点实现高效掺杂。

多模态发光调控
在980 nm激发下，材料呈现525 nm（绿）和550 nm（红）双峰发射，通过声子辅助和Er³⁺-Yb³⁺交叉弛豫（cross-relaxation）实现光谱从绿到红的连续调控。

温度传感性能
利用Er³⁺的²H_11/2（热淬灭）与⁴S_3/2（抗热淬灭）能级热耦合特性，粉末样品在303 K时灵敏度达15.8% K^-1，柔性薄膜为1.33% K^-1，显著优于多数报道材料。

应用验证
材料在近红外成像中显示高组织穿透性，并通过动态颜色加密验证了其在信息防伪中的潜力。

该研究不仅阐明了稀土离子在双钙钛矿中的能量传递机制，更为开发集成化光电材料提供了新思路。其高灵敏度温度传感性能有望推动生物体内微环境监测技术的发展，而多模态发光特性则为多维信息加密系统设计开辟了新途径。