改進近紅外光源：超寬帶近紅外熒光粉中陽離子取代增強鉻發(fā)射
點擊次數(shù)：758 時間：2025-06-24
一、成果簡介隨著人們對近紅外(NIR)輻射在光譜學(xué)、光通信和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用日益增長的興趣，NIR- I (700 - 900 nm)和NIR- II (900 - 1700 nm)的應(yīng)用推動了對新型NIR光源的需求。近紅外熒光粉轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管(pc-LEDs)因其高效率和緊湊的設(shè)計而有望取代傳統(tǒng)燈具。由Cr3+和Cr4+激活的寬帶近紅外熒光粉在700到1700 nm的寬范圍內(nèi)提供了顯著的研究興趣。在這項工作中，我們合成了一系列具有寬帶NIR-I (Cr3+)和NIR-II (Cr4+)發(fā)射的Sc2(1−x)Ga2xO3: Cr3+/4+材料(x = 0−0.2)。我們觀察到，通過加入Ga3+離子，Cr3+的強度顯著增加(約77倍)。此外，我們的研究表明，能量轉(zhuǎn)移發(fā)生在Cr3+和Cr4+離子之間。給出了構(gòu)型圖來闡明Cr3+和Cr4+離子在Sc2O3基體中的行為。我們還觀察到在20.2 GPa壓力下的相變，導(dǎo)致一個新的未知相，其中Cr3+發(fā)光表現(xiàn)出高度對稱的環(huán)境。值得注意的是，本研究提出了Sc2(1−x)Ga2xO3: Cr3+/4+中近紅外Cr4+發(fā)光的壓力誘導(dǎo)位移。相變前后的線性位移分別為83±3和61±6 cm−1 /GPa。總的來說，我們的發(fā)現(xiàn)揭示了Sc2(1−x)Ga2xO3: Cr3+/4+材料的合成、發(fā)光特性、溫度和高壓行為。本研究有助于對這些材料在高效近紅外光源和其他光學(xué)器件開發(fā)中的理解和潛在應(yīng)用
二、圖文導(dǎo)讀 
圖1。（a）x=0−0.2的SGOC的XRD圖譜。（b）Sc2O3的晶體結(jié)構(gòu)。（c）Sc2O3中Sc1和Sc2位點的協(xié)調(diào)環(huán)境。（d）Rietveld對x=0的SGOC進行了改進。（e）x=0−0.2時SGOC的晶格參數(shù)。（a）中的星號符號表示Ga1.17Sc0.83O3雜質(zhì)相的衍射峰。
圖2:室溫下（a）分別在800和1300 nm處觀察Cr3+和Cr4+時的PLE光譜，以及（b）在473（Cr3+）和980 nm處激發(fā)（直接Cr4+激發(fā)）時的歸一化PL光譜。（c）在473nm激發(fā)時的非歸一化室溫PL光譜。（d）Cr3+（點）和Cr4+（鉆石）排放的仲裁排放強度。（e，f）能量轉(zhuǎn)移機制的證據(jù)。
圖3。Cr K邊XANES光譜和（b）EXAFS光譜的Cr K邊k2加權(quán)傅里葉變換。
圖4。SGOC中Cr3+和Cr4+發(fā)光的溫度依賴性。溫度依賴性發(fā)射光譜為（a）Cr3+在473nm處激發(fā)時和（b）Cr4+在980nm處激發(fā)時，x=0.10。（c）x=0和0.10時fwhm的溫度依賴性。（d）x=0和0.10時Cr3+和Cr4+的總排放強度。紫色圓圈和綠點分別表示x=0和x=0.10中的Cr4+。青色圓圈和紅色圓點分別表示x=0和x=0.10中的Cr3+。實線表示使用公式（4和5）對實驗數(shù)據(jù)的擬合。x=0.10時（e）Cr3+和（f）Cr4+離子的構(gòu)型坐標(biāo)圖。
圖5。SGOC中Cr3+和Cr4+發(fā)光的壓力依賴性，x=0.10。（a）473nm激發(fā)的Cr3+發(fā)射在不同壓力下的歸一化RT發(fā)射光譜。（b）相變后的Cr3+發(fā)光。（c）用980nm激發(fā)的Cr4+發(fā)射在不同壓力下的歸一化RT發(fā)射光譜。（d）能量尺度中與壓力相關(guān)的排放變化。（e）相變前Cr3+和Cr4+離子選定能級的壓力依賴性示意圖。黑色實線和灰色虛線與4 T2能級能量減少S有關(guān)?ω和2S?ω、 分別。
