Nat Commun：鑭系元素摻雜鈣鈦礦中實現相分離與相釘扎效應及雙波長激射

本文國防科技大學朱志宏、鄭瑋豪和湖南大學莊秀娟等人介紹了一種通過化學氣相沉積法將鑭系離子摻雜到雙鹵素合金鈣鈦礦CsPb(X?Y???)?（X、Y=Cl、Br、I）中的策略，獲得了一系列高質量、穩定的微米片。

在連續光激發下，每個樣品均表現出高度穩定的雙波段光致發光發射，三種鹵素的組合可實現覆蓋紅、綠、藍光譜區域的雙波段發光，并實現了相應的高性能雙波長激光。相分離區域的尺寸為數十納米，邊界清晰。理論計算表明，鑭系離子摻雜在合金態中促進了相分離并促進離子遷移，而在相分離態中抑制離子遷移，形成“相釘扎”效應。該機制在合金態與分離相中形成了遷移勢壘的相反趨勢，同時驅動鹵化物分離并在分離相中釘扎離子遷移。

本工作同時提升了鈣鈦礦的穩定性并拓寬了其帶隙調控能力，推動了其在新一代光電子器件中的應用。

研究亮點：

1. 首次在鑭系摻雜鈣鈦礦中同步實現“相分離”與“相釘扎”，有效抑制了鹵素離子遷移，顯著提升了材料的光穩定性與結構穩定性。

2. 實現紅、綠、藍三基色雙波段發光及低閾值雙波長激光，覆蓋全可見光譜，為多波段集成光電器件提供了新材料平臺。

3. 通過理論計算揭示“相釘扎”機制：鑭系摻雜在合金態降低離子遷移勢壘促進分相，在分離相中大幅提高勢壘實現離子釘扎，為鈣鈦礦穩定性設計提供了新思路。

He, J., Luo, J., Zheng, B. et al. General phase segregation and phase pinning effects in lanthanide-doped lead halide perovskite with dual-wavelength lasing. Nat Commun 16, 11161 (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66091-2

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