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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射
點擊次數：588 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、光通信和醫療領域的應用日益增長的興趣，NIR- I (700 - 900 nm)和NIR- II (900 - 1700 nm)的應用推動了對新型NIR光源的需求。近紅外熒光粉轉換發光二極管(pc-LEDs)因其高效率和緊湊的設計而有望取代傳統燈具。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，能量轉移發生在Cr3+和Cr4+離子之間。給出了構型圖來闡明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，導致一個新的未知相，其中Cr3+發光表現出高度對稱的環境。值得注意的是，本研究提出了Sc2(1−x)Ga2xO3: Cr3+/4+中近紅外Cr4+發光的壓力誘導位移。相變前后的線性位移分別為83±3和61±6 cm−1 /GPa。總的來說，我們的發現揭示了Sc2(1−x)Ga2xO3: Cr3+/4+材料的合成、發光特性、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器件開發中的理解和潛在應用
圖1。（a）x=0−0.2的SGOC的XRD圖譜。（b）Sc2O3的晶體結構。（c）Sc2O3中Sc1和Sc2位點的協調環境。（d）Rietveld對x=0的SGOC進行了改進。（e）x=0−0.2時SGOC的晶格參數。（a）中的星號符號表示Ga1.17Sc0.83O3雜質相的衍射峰。
圖3。Cr K邊XANES光譜和（b）EXAFS光譜的Cr K邊k2加權傅里葉變換。
圖4。SGOC中Cr3+和Cr4+發光的溫度依賴性。溫度依賴性發射光譜為（a）Cr3+在473nm處激發時和（b）Cr4+在980nm處激發時，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）對實驗數據的擬合。x=0.10時（e）Cr3+和（f）Cr4+離子的構型坐標圖。
圖5。SGOC中Cr3+和Cr4+發光的壓力依賴性，x=0.10。（a）473nm激發的Cr3+發射在不同壓力下的歸一化RT發射光譜。（b）相變后的Cr3+發光。（c）用980nm激發的Cr4+發射在不同壓力下的歸一化RT發射光譜。（d）能量尺度中與壓力相關的排放變化。（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?ω和2S?ω、 分別。
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