宽带近红外荧光粉KScP_(2)O_(7)∶Cr^(3+)的发光特性研究及近红外LED器件应用
Luminescence Properties of KScP_(2)O_(7)∶Cr^(3+)Broadband Near-infrared Phosphor and Application of Near-infrared LED Device作者机构:新疆师范大学物理与电子工程学院新疆发光矿物与光功能材料研究自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830054
出 版 物:《发光学报》 (Chinese Journal of Luminescence)
年 卷 期:2023年第44卷第12期
页 面:2158-2167页
核心收录:
学科分类:07[理学] 0809[工学-电子科学与技术(可授工学、理学学位)] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程(可授工学、理学学位)] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学]
基 金:国家自然科学基金(62264014,52262029,51762040) 新疆维吾尔自治区自然科学基金(2021D01E19,2022TSY‐CXC0016) 新疆师范大学青年科技创新人才项目(XJNUQB2022‐15) 新疆维吾尔自治区研究生科研创新项目(XSY202201013)
主 题:近红外荧光粉 单格位占据策略 宽带发射 Cr^(3+)掺杂 NIR pc-LED
摘 要:近红外(NIR)器件的小型化和智能化需求推动了高效宽带近红外荧光粉的设计与发展。目前,Cr3+激活的宽带近红外荧光粉主要采用传统的多格位共占据策略设计实现。然而,由于处在不同晶体学格位的Cr3+热猝灭行为不一致和光谱稳定性差等问题,导致其实际应用受限。本文基于单格位占据策略,采用高温固相法制备了一系列宽带近红外荧光粉KSc1-xP_(2)O_(7)∶xCr^(3+)(x=0.01~0.09),并对其晶体结构、发光性能及热猝灭机理进行分析。研究结果表明,在x=0.03时,KSc_(0.97)PO_(7)∶0.03Cr^(3+)(KSP∶0.03Cr^(3+))样品发光强度达到最大值,随后出现浓度猝灭现象,该现象主要归因于相邻Cr^(3+)‐Cr^(3+)之间的能量传递。在蓝光激发下,KSP∶0.03Cr^(3+)样品光谱覆盖700~1200 nm,发射主峰位于857 nm,半高宽为149 nm。此外,通过晶体结构和低温光谱分析以及对Cr^(3+)所处晶体场强度计算,表明该宽带近红外发射的实现归因于Cr^(3+)占据处于弱晶体场(Dq/B=1.98)的Sc^(3+)晶体学格位。在高温373 K时,样品的发光强度为室温下发光强度的60.2%,表明该荧光粉具有良好的热稳定性。最后,利用该荧光粉与蓝光LED芯片制备了近红外荧光粉转换型LED(NIR pc‐LED)器件,证实该荧光粉在生物医学成像、夜视以及食品检测方面具有潜在应用价值。