非鉛鈣鈦礦納米晶無(低)毒性、高穩(wěn)定性、優(yōu)良的光電特性使其在發(fā)光二極管、光電探測器、太陽能電池等領域廣受關注。目前，科研人員多聚焦于具有可見光發(fā)射的非鉛鈣鈦礦納米晶性能的研究，對于發(fā)光效率較低的近紅外區(qū)域的發(fā)光體系研究較少(尤其在通訊波長~1.5μm)。因此，開發(fā)具有高效近紅外熒光的非鉛鈣鈦礦納米晶，并探究其發(fā)光動力學機理具有重要意義。此外，稀土基雙鈣鈦礦納米晶相關研究尚未被報道。

該工作中，科研人員通過變溫熱注射法，合成了一系列結晶度高、形貌均勻的雙鈣鈦礦納米晶Cs2NaEr1-xBxCl6(B：In，Sb，Bi;x=0，0.13，0.5)，其均可發(fā)射出近紅外熒光(最強發(fā)光位置為1543nm)，對應三價鉺離子的Laporte禁阻躍遷為4I13/2→4I15/2。研究發(fā)現(xiàn)，對于混合Sb/Er體系，隨著Sb含量增加，近紅外熒光明顯增強;相比于Cs2NaErCl6納米晶，Cs2NaEr0.5Sb0.5Cl6納米晶的近紅外熒光強度提高了23倍。此外，結合穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)光譜技術和理論計算，研究發(fā)現(xiàn)增強的激子吸收、變長的熒光壽命、適當?shù)穆曌虞o助過程及長壽命的暗俘獲態(tài)有利于鈣鈦礦納米晶材料的近紅外發(fā)光。該工作為合理設計高效、穩(wěn)定的稀土基雙鈣鈦礦納米晶提供了新思路，有望用于近紅外發(fā)光二極管、光通訊及量子存儲等領域。

相關研究成果以All-Inorganic Rare-Earth-Based Double Perovskite Nanocrystals with Near-Infrared Emission為題，發(fā)表在《激光與光子學評論》(Laser & Photonics Reviews)上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中科院科學儀器發(fā)展計劃等項目的資助。

鈣鈦礦納米晶Cs2NaEr0.5Sb0.5Cl6的近紅外發(fā)光及高分辨透射電子顯微成像