近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所的科研团队在高效、热稳定的上转换发光材料研发领域取得重要进展。该团队创新性地采用双阳离子取代策略，成功制备出一种新型钛酸盐钙钛矿荧光粉。这种材料的上转换发光强度和量子产率得到极大提升，同时具备优异的热稳定性，为先进照明、显示及防伪技术提供了新的材料选择。相关研究成果已发表在《Journal of Alloys and Compounds》期刊上。
在现代光子技术领域，如固态照明、全彩显示和安全防伪等，对高效、稳定发光材料的需求日益迫切。上转换发光材料能够将低能量的近红外光转换为高能量的可见光，展现出巨大的应用潜力。然而，该领域长期面临一个关键挑战：传统高效的氟化物基质材料热稳定性和化学稳定性不足；而稳定性较好的氧化物钙钛矿，却又受限于较低的量子效率和明显的热猝灭效应(即温度升高时发光强度大幅减弱)，制约了其在高温或恶劣环境下的实际应用。
为解决这一矛盾，蒋长龙研究员团队及其合作者设计并制备了掺有Yb³⁺/Er³⁺和Yb³⁺/Tm³⁺离子对的双阳离子钛酸盐钙钛矿材料(化学式为Li₁₋ₓNaₓLaTi₂O₆)。这项研究的核心创新在于，通过精确调控晶格中A位的钠离子和锂离子比例，研究人员成功地引导材料发生了可控的晶体结构相变(从四方相转变为菱面体相)。
这一结构转变带来了多重益处：
优化了局部晶体场：改变了发光稀土离子周围的微观环境，增强了其对光子的吸收效率。
促进了能量转移：使作为“敏化剂”的Yb³⁺能更高效地将能量传递给作为“发光中心”的Er³⁺或Tm³⁺。
抑制了能量损耗：有效减少了非辐射复合过程，提升了材料的整体晶体稳定性。
得益于该策略，优化后的材料成分 Li₀.₁Na₀.₉LaTi₂O₆:Yb³⁺/Er³⁺ 表现极为突出。与基准材料相比，其上转换发光强度增强了32.2倍，量子产率更是提高了惊人的71.7倍。在980纳米激光激发下，该材料能发出明亮且颜色可调(绿色和蓝色)的光。更为重要的是，它在一个很宽的温度范围内都保持了优异的发光性能，热稳定性问题得到了显著改善。
这项研究不仅为设计和优化高性能上转换发光材料开辟了一条新的思路，也为开发适用于高温环境或需要长期可靠性的照明显示器、精密防伪标签等产品提供了坚实的材料基础。该工作由博士研究生Abdulkareem Qasem、博士后杨帆和蒋长龙研究员等共同完成，并得到了国家自然科学基金等多个项目的支持。
