我院陳大欽教授團隊在稀土摻雜無鉛雙鈣鈦礦材料方向取得重要進展，研究成果以《Compact ultra-broadband light-emitting diodes based on lanthanide doped lead-free double perovskites》為題發表于學術期刊《Light: Science & Applications》（IF=17.781,物理一區）。我院研究生金世林為第一作者，中國科學院福建物質結構研究所李仁富工程師、陳學元研究員以及福建師范大學陳大欽教授為本文共同通訊作者。研究工作得到科技部重點研發計劃、國家自然科學基金面上項目和福建省自然科學重點基金等多方資助。

論文簡介如下：

超寬帶光源在光學、醫療、大容量光數據通信、超精密計量和光譜學等光電子領域中具有重要的應用價值。稀土離子摻雜能有效拓寬無機材料的發射光譜，如目前廣泛使用的EDFA、PDFA和TDFA光纖放大器。然而，稀土離子的宇稱禁戒4f-4f電子躍遷導致其吸收和發射強度均較弱，為了解決該問題，通過半導體敏化稀土發射是一種有效的解決方案。作為一類新型的綠色材料，CsAgInCl₆無鉛雙鈣鈦礦（DPs）因其具有優異的光學性能和長期穩定性而備受關注；同時，DPs材料易容納一價和三價離子摻雜。因此，若能將稀土發光中心成功摻雜進入DPs中，結合DPs材料的可見光區寬帶自陷激子發射和稀土離子4f-4f可見-近紅外發射，可望獲得一類新型的超寬帶發射材料。

在本工作中，研究團隊實現了整族稀土離子(Ln³⁺)摻雜于Cs₂Ag(Bi/In)Cl₆ 雙鈣鈦礦晶格中。在Nd、Yb、Er和Tm的多重摻雜下產生~360 nm半高寬的可見-近紅外超寬帶連續發射光譜。其中，本征自陷激子發射和Ln³⁺發射來自不同的能量傳遞渠道，前者是源于帶邊到STE態的能量傳遞，后者歸因于Bi³⁺ 6s¹6p¹態到Ln³⁺多重態的能量傳遞。為避免多稀土摻雜導致的發光猝滅，將不同稀土摻雜雙鈣鈦礦材料與低熔點無機玻璃共燒，形成單一寬帶發射熒光體（DiG）。相比多稀土摻雜雙鈣鈦礦材料，這種異質復相結構策略使其發光量子效率提升3倍。將DiG與商用紫外芯片耦合構筑一類可從可見到近紅外連續發射的超寬帶u-LED光源，并展示其在無損光譜分析和多功能照明等方面的應用。

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