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近日，大連民族大學(xué)物理與材料工程學(xué)院科研團(tuán)隊在高效短波紅外發(fā)光材料研發(fā)及應(yīng)用方面取得重要進(jìn)展?？蒲袌F(tuán)隊利用硫化物材料強共價性、低聲子能量和結(jié)構(gòu)可調(diào)等特點，成功研發(fā)出一系列鉻離子摻雜三元稀土硫化物短波紅外發(fā)光材料。相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊 《先進(jìn)材料》上。

短波紅外光是一類人眼不可見、但在物質(zhì)識別和成像檢測中具有重要價值的光。與傳統(tǒng)紅外光源相比，熒光轉(zhuǎn)換型短波紅外發(fā)光二極管具有體積小、能耗低、響應(yīng)快、易集成等優(yōu)勢，在無損檢測、紅外光譜、醫(yī)學(xué)成像、生物識別、食品安全和智能感知等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。然而，作為這類光源的核心部件，高性能短波紅外發(fā)光材料長期面臨“發(fā)光效率高”和“工作穩(wěn)定性好”難以兼顧的瓶頸，限制了短波紅外LED的進(jìn)一步發(fā)展和實際應(yīng)用。

針對這一難題，大連民族大學(xué)科研團(tuán)隊從材料結(jié)構(gòu)設(shè)計入手，成功研發(fā)出一系列鉻離子摻雜三元稀土硫化物短波紅外發(fā)光材料。該系列材料可根據(jù)不同稀土基質(zhì)實現(xiàn)發(fā)光波長的精準(zhǔn)調(diào)控，發(fā)射峰覆蓋約980、1020和1080納米等短波紅外區(qū)域，為構(gòu)建不同應(yīng)用場景所需的短波紅外LED光源提供了新的材料方案。

研究表明，團(tuán)隊開發(fā)的镥基硫化物發(fā)光材料外量子效率達(dá)到61.55%，表現(xiàn)出優(yōu)異的光轉(zhuǎn)換能力；釓基硫化物發(fā)光材料在1080納米長波段仍保持48.55%的高外量子效率，同時具有良好的熱穩(wěn)定性。這表明該類材料不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效短波紅外發(fā)光，且有望滿足LED器件在長期工作和高功率運行條件下對穩(wěn)定性的要求。

基于上述材料，研究團(tuán)隊進(jìn)一步構(gòu)建了短波紅外熒光轉(zhuǎn)換LED器件。團(tuán)隊還開展了掌靜脈識別和便攜式無損檢測等應(yīng)用演示，驗證了該材料體系在生物識別、智能檢測和便攜式光譜分析等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

該研究不僅突破了短波紅外發(fā)光材料在效率、波長調(diào)控和熱穩(wěn)定性方面的協(xié)同優(yōu)化難題，也為發(fā)展高亮度、高穩(wěn)定、可集成的下一代短波紅外LED光源提供了關(guān)鍵材料支撐。相關(guān)成果有望推動短波紅外光源在醫(yī)療健康、食品檢測、工業(yè)檢測、安防識別和智能裝備等領(lǐng)域的應(yīng)用。