Yb3+/Cr3+共掺杂双钙钛矿实现多波段激发近红外发光：面向多模态防伪与成像的高效材料设计

本文报道了一种通过Yb3+/Cr3+共掺杂无铅双钙钛矿Cs2NaScCl6实现高效多波段激发近红外（NIR）发光的新策略。研究通过Cr3+的中间能级调控，将Yb3+的激发波段从紫外拓展至可见光区，能量转移效率达45.51%，NIR发射强度提升8.15倍。该材料在近红外荧光转换LED（Pc-LEDs）和防伪领域展现出应用潜力，为开发高效宽带激发NIR发光材料提供了新思路。

　　

亮点

本研究通过Cr³⁺共掺杂策略，在无铅双钙钛矿Cs₂NaScCl₆中实现了Yb³⁺的高效多波段近红外（NIR）发光，发射波长覆盖700-1100 nm生物光学窗口，为深组织成像和防伪提供了新型材料解决方案。

材料合成

采用水热法一步合成Cs₂NaScCl₆:xYb³⁺/yCr³⁺微晶（MCs）。原料包括高纯度CsCl、NaCl、ScCl₃·6H₂O和CrCl₃·6H₂O，Yb(ac)₃·4H₂O作为掺杂源，盐酸调节反应体系pH值。

结果与讨论

晶体结构分析显示（图1a），Yb³⁺/Cr³⁺取代Sc³⁺位点形成[YbCl₆]^3?和[CrCl₆]^3?八面体，保持三维双钙钛矿框架。Cr³⁺的d轨道引入新能级，使带隙从4.2 eV降至3.5 eV，激发光谱范围拓宽至可见光区（400-650 nm）。

结论

该工作通过Cr³⁺敏化使Yb³⁺的NIR发光强度提升8.15倍，能量转移效率达45.51%。理论计算证实Cr³⁺的中间能级有效桥接基质与Yb³⁺的²F_5/2能级，为开发高效NIR荧光粉提供了新范式。