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改进近红外光源：超宽带近红外荧光粉中阳离子取代增强铬发射
点击次数：15 时间：2025-06-24
一、成果简介随着人们对近红外(NIR)辐射在光谱学、光通信和医疗领域的应用日益增长的兴趣，NIR- I (700 - 900 nm)和NIR- II (900 - 1700 nm)的应用推动了对新型NIR光源的需求。近红外荧光粉转换发光二极管(pc-LEDs)因其高效率和紧凑的设计而有望取代传统灯具。由Cr3+和Cr4+激活的宽带近红外荧光粉在700到1700 nm的宽范围内提供了显著的研究兴趣。 在这项工作中，我们合成了一系列具有宽带NIR-I (Cr3+)和NIR-II (Cr4+)发射的Sc2(1−x)Ga2xO3: Cr3+/4+材料(x = 0−0.2)。我们观察到，通过加入Ga3+离子，Cr3+的强度显著增加(约77倍)。此外，我们的研究表明，能量转移发生在Cr3+和Cr4+离子之间。给出了构型图来阐明Cr3+和Cr4+离子在Sc2O3基体中的行为。我们还观察到在20.2 GPa压力下的相变，导致一个新的未知相，其中Cr3+发光表现出高度对称的环境。值得注意的是，本研究提出了Sc2(1−x)Ga2xO3: Cr3+/4+中近红外Cr4+发光的压力诱导位移。相变前后的线性位移分别为83±3和61±6 cm−1 /GPa。总的来说，我们的发现揭示了Sc2(1−x)Ga2xO3: Cr3+/4+材料的合成、发光特性、温度和高压行为。 本研究有助于对这些材料在高效近红外光源和其他光学器件开发中的理解和潜在应用
图1。（a）x=0−0.2的SGOC的XRD图谱。（b）Sc2O3的晶体结构。（c）Sc2O3中Sc1和Sc2位点的协调环境。（d）Rietveld对x=0的SGOC进行了改进。（e）x=0−0.2时SGOC的晶格参数。（a）中的星号符号表示Ga1.17Sc0.83O3杂质相的衍射峰。
图3。Cr K边XANES光谱和（b）EXAFS光谱的Cr K边k2加权傅里叶变换。
图4。SGOC中Cr3+和Cr4+发光的温度依赖性。温度依赖性发射光谱为（a）Cr3+在473nm处激发时和（b）Cr4+在980nm处激发时，x=0.10。（c）x=0和0.10时fwhm的温度依赖性。（d）x=0和0.10时Cr3+和Cr4+的总排放强度。紫色圆圈和绿点分别表示x=0和x=0.10中的Cr4+。青色圆圈和红色圆点分别表示x=0和x=0.10中的Cr3+。实线表示使用公式（4和5）对实验数据的拟合。x=0.10时（e）Cr3+和（f）Cr4+离子的构型坐标图。
图5。SGOC中Cr3+和Cr4+发光的压力依赖性，x=0.10。（a）473nm激发的Cr3+发射在不同压力下的归一化RT发射光谱。（b）相变后的Cr3+发光。（c）用980nm激发的Cr4+发射在不同压力下的归一化RT发射光谱。（d）能量尺度中与压力相关的排放变化。（e）相变前Cr3+和Cr4+离子选定能级的压力依赖性示意图。黑色实线和灰色虚线与4 T2能级能量减少S有关ℏω和2Sℏω、 分别。
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