近日，我院陈大钦教授团队在镧系离子掺杂无铅卤化物双钙钛矿研究领域取得重要进展。团队系统总结了该类材料在结构设计、发光调控、性能优化及多功能光电子应用等方面的研究进展，并对未来发展方向进行了展望。该研究成果以“Lanthanide-Doped Lead-Free Halide Double Perovskites: Optical Synergy, Performance Engineering, and Multifunctional Optoelectronics”为题，发表于国际化学领域顶级综述期刊《Advanced Functional Materials》。
传统含铅钙钛矿虽然具有优异的光吸收和发光性能，但其铅毒性及环境稳定性不足等问题，在一定程度上限制了实际应用。无铅卤化物双钙钛矿作为一类兼具环境友好性、结构稳定性和组分可调性的半导体材料，被认为是替代传统含铅钙钛矿的重要候选体系。研究团队指出，镧系离子的引入能够实现主体晶格自陷激子宽带发光与稀土离子4f–4f特征跃迁之间的协同耦合，不仅有效拓展了材料的发光波段，也为发展绿色、安全、高性能新型光电材料提供了新的研究思路。
在该综述中，团队系统梳理了无铅卤化物双钙钛矿的典型结构体系，包括电荷有序型、空位有序型和层状双钙钛矿，并总结了水热法、共沉淀法、热注入法、气相沉积法和固相法等主要制备策略。文章从发光机理出发，重点分析了主体自陷激子与镧系离子之间的能量传递过程，以及ns2离子敏化、B位合金化和缺陷工程等关键调控手段在突破稀土离子禁阻吸收限制、提升发光效率和稳定性方面的重要作用，构建了“合成—机制—性能—应用”相互贯通的系统研究框架。
论文进一步指出，镧系离子掺杂无铅卤化物双钙钛矿在单组分白光LED、超宽带近红外光源、光学防伪与信息加密以及高分辨X射线成像等领域展现出良好的应用潜力，体现出该类材料在新一代多功能光电子器件中的广阔前景。同时，作者也对该方向未来面临的关键科学问题进行了展望，包括如何实现由光致发光向电致发光器件的跨越、如何进一步提高量子效率，以及如何推动材料与器件的稳定化和规模化制备等。这些总结和展望为后续高性能无铅光电子材料的设计与应用提供了重要参考。
福建师范大学为论文第一完成单位，我院博士研究生金世林和张曼佳为共同第一作者，陈大钦教授为通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金及福建省自然科学基金等项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202532102
