Mo4+掺杂无铅卤化物钙钛矿实现高效近红外发光与热稳定性的突破研究

研究人员针对传统近红外发光材料合成条件苛刻、稳定性差的问题，通过酸沉淀法制备了0D Cs2Hf(ClBr)6:Mo4+无铅钙钛矿。该材料在750-1100 nm波段展现125 nm宽谱近红外发射（PLQY高、热稳定性优异），所制pc-LED在600 mA电流下持续工作6小时仍保持90%发光强度，为静脉成像、电路板无损检测等应用提供了新方案。

　　

在照明与光电探测领域，近红外（NIR）光源正成为医疗诊断、夜视技术和工业检测的核心工具。然而传统近红外材料如量子点面临重金属毒性风险，有机荧光体则受限于稳定性差的问题。更棘手的是，铅基钙钛矿虽具优异发光性能，但其环境危害性阻碍了实际应用。如何开发兼具高效发光、环境友好和热稳定性的新型材料，成为学界亟待突破的瓶颈。

来自淮安基础研究青年人才专项资助团队的研究人员独辟蹊径，将目光投向无铅卤化物钙钛矿体系。他们通过精准调控Mo⁴⁺掺杂策略，在Cs₂Hf(ClBr)₆基质中实现了突破性近红外发光性能，相关成果发表于《Optical Materials》。这项研究创新性地采用酸沉淀法合成技术，结合卤素位点Br^-部分取代Cl^-的晶格工程，通过变温光谱（80-480K）和pc-LED器件测试等系列表征手段，系统评估了材料的发光机理与实用性能。

Results and discussions
晶体结构分析显示，Cs₂HfCl₆与Cs₂PbCl₆同属Fm3m空间群的立方结构，Hf⁴⁺与六个卤素离子形成八面体配位。通过调控Mo⁴⁺掺杂比例（最佳为0.06）和HBr含量（20%），研究人员成功获得发射中心900 nm、半峰宽125 nm的宽带近红外发光。理论计算证实，Br^-的引入通过放宽d-d跃迁的宇称选择定则，显著增强了发光强度。

Conclusions
该研究实现了三大突破：首先，Mo⁴⁺掺杂使材料在近红外区具备高PLQY（光致发光量子产率）和毫秒级荧光寿命；其次，Br^-取代策略将发光强度提升300%；最后，所制备的pc-LED在100-600 mA电流范围内展现超90%的工作稳定性。温度依赖性测试表明，材料在480K高温下仍保持稳定发光，这归因于Mo⁴⁺在[HfX₆]^2-八面体中的局域化发光中心特性。

这项工作的科学价值在于：一方面揭示了过渡金属离子掺杂调控钙钛矿能带结构的新机制，另一方面为开发环境友好型近红外器件提供了新材料体系。特别是在医疗领域，该材料900 nm的发射峰完美匹配血红蛋白吸收窗口，为无创血管成像技术开辟了新路径。论文通讯作者Chao Wang强调，这种酸沉淀合成工艺具有可放大生产优势，有望推动无铅钙钛矿在NIR pc-LED市场的商业化应用。