一种用于解释氧化物载体中异常铬激活近红外发射的统一光物理框架

《Laser & Photonics Reviews》：A Unified Photophysical Framework for Anomalous Cr-Activated Near-Infrared Emission in Oxide Hosts

　　摘要

铬激活氧化物产生的宽频近红外辐射因在无损检测、夜视以及生物医学光子学领域的应用而备受关注。然而，近期发现的若干近红外发射带被归因于Cr3+Cr3+$\mathrm{Cr^{3+}}$的非传统配位几何结构，这一观点与现有的机制理解相矛盾，也阻碍了可靠的材料设计与优化原则的建立。在此，我们通过结合第一性原理缺陷热力学与构型坐标激发态建模，为这些异常发射现象提出了统一的物理框架。分析表明，呈四面体配位的Cr3+Cr3+$\mathrm{Cr^{3+}}$本质上不具备发光特性。那些被报道的异常近红外发射——包括四面体镓酸盐中的730–780纳米波段、尖晶石中的约900纳米波段，以及Na4?M3?Ta?(PO4)?6Na4?M3?Ta?(PO4)?6$\mathrm{Na_4M_3Ta(PO4){}_6}$中的多中心发射现象——实际上源自局部畸变的八面体配位Cr3+Cr3+$\mathrm{Cr^{3+}}$结构。这类畸变可能由晶格不均匀性、固有点缺陷（如阳离子空位）、固溶作用导致的位点不等价性，或是合成过程中产生的微量杂质相所引起。这一统一解释解决了文献中长期存在的矛盾，并指出畸变的八面体配位是调控700–1000纳米范围内铬基宽频近红外辐射的关键结构因素。这些研究结果为通过控制晶场弱化及局部对称性破缺来设计高性能铬激活近红外荧光粉提供了基于物理原理的指导。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性说明

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