近日，理学院田莹教授团队在蓝光LED泵浦高效近红外光源领域取得研究进展，相关研究成果以“Charge Transfer State: A New Sensitization Route for Blue-LED-Excitable Near-Infrared Phosphors”为题发表于《Laser&Photonics Reviews》，《Laser&Photonics Reviews》是光学领域权威期刊，最新影响因子10，中科院1区物理期刊。该研究得到国家自然科学基金的支持。

近红外光以其深层穿透、无损伤及不可见等独特优势，在生物成像、无损检测与夜视等领域具有重要应用。然而，传统近红外光源受限于体积大、效率低、成本高等瓶颈，发展面临严峻挑战。荧光粉转换型LED（pc-LED）技术被视为理想的替代方案，其核心在于蓝光激发的高效近红外荧光粉的开发。目前，可被商用蓝光LED有效激发的近红外荧光粉主要依赖于Cr³⁺离子掺杂。然而，Cr³⁺离子的d-d跃迁具有部分禁戒性质，导致光子吸收效率低。相比之下，电荷迁移态（CTS）属于允许跃迁，可以实现极强的吸收。但电荷迁移态吸收位置大都位于紫外区。因此，将CTS能级红移至蓝光区，以构建全新的蓝光敏化机制，是推动新一代高效近红外光源技术发展的关键。

图1 NaLnS₂:Yb³⁺ (Ln=Lu, Y, Gd, La)荧光粉的光学性能及其能带计算。

在本工作中，研究团队通过设计硫化物中的阳离子和晶体结构（Laser&Photonics Reviews, 2025, e00750），成功调节S^2-→Yb³⁺ CTS吸收带向低能方向移动，使NaLaS₂:Yb³⁺荧光粉的吸收覆盖整个蓝光区，与商用蓝光LED芯片发射位置匹配。在450 nm激发下，NaLaS₂:Yb³⁺表现出强烈的位于994 nm近红外发射，内、外量子效率分别高达64%和45%。该荧光粉还具有良好的热稳定性，在420 K下，发射强度仍保持室温下的88.7%。基于NaLaS₂:Yb³⁺荧光粉制备的近红外pc-LED表现出优异的光电转换效率(15.5%)和近红外输出功率(54.6 mW)，在无损检测、生物成像和夜视等领域展现出巨大潜力。这项工作为开发蓝光LED泵浦的高效固态光源提供了新的策略。

图2 基于蓝光芯片和NaLaS₂:Yb³⁺荧光粉构建的近红外光源（a）电致发光光谱；（b）输出功率与光电转换效率；（c）在无损检测的应用；（d）在静脉成像的应用；（e）夜视照明的应用。

论文信息：Limin Wei, JinDou Huang, Hong Wang*, Liqing Yan, Yutong Dong, Zhe He, Mingming Xing, Xixian Luo*, Ying Tian*, Charge Transfer State: A New Sensitization Route for Blue-LED-Excitable Near-Infrared Phosphors, Laser&Photonics Reviews, 2025, e00750. (https://doi.org/10.1002/lpor.202500750)