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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：1696 時間：2025-06-24

一、成果簡介(jie)

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)Ga_2xO₃: 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)Ga_2xO₃: 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)Ga_2xO₃: 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

改進近紅外光源

二(er)、圖文導(dao)讀

圖(tu)1。（a）x=0−0.2的(de)SGOC的(de)XRD圖(tu)譜(pu)。（b）Sc2O3的(de)晶體結構。（c）Sc2O3中Sc1和Sc2位點的(de)協調環境。（d）Rietveld對x=0的(de)SGOC進(jin)行了(le)改進(jin)。（e）x=0−0.2時SGOC的(de)晶格(ge)參數。（a）中的(de)星號符號表示(shi)Ga1.17Sc0.83O3雜質(zhi)相的(de)衍射峰。

圖2:室(shi)溫(wen)下（a）分別在800和(he)(he)1300 nm處(chu)觀察Cr3+和(he)(he)Cr4+時的PLE光(guang)譜(pu)(pu)，以及（b）在473（Cr3+）和(he)(he)980 nm處(chu)激發（直接Cr4+激發）時的歸一化PL光(guang)譜(pu)(pu)。（c）在473nm激發時的非(fei)歸一化室(shi)溫(wen)PL光(guang)譜(pu)(pu)。（d）Cr3+（點）和(he)(he)Cr4+（鉆石）排(pai)放的仲(zhong)裁排(pai)放強度。（e，f）能量轉移機制(zhi)的證據。

圖(tu)3。Cr K邊XANES光(guang)譜和（b）EXAFS光(guang)譜的Cr K邊k2加權(quan)傅里葉變換。

改進近紅外光源
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(zhong)Cr3+和(he)(he)Cr4+發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)依賴性(xing)，x=0.10。（a）473nm激(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)Cr3+發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)在不(bu)同壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)的(de)(de)(de)歸(gui)一化(hua)RT發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)光(guang)譜。（b）相(xiang)變后的(de)(de)(de)Cr3+發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)。（c）用(yong)980nm激(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)Cr4+發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)在不(bu)同壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)的(de)(de)(de)歸(gui)一化(hua)RT發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)光(guang)譜。（d）能量尺度(du)中(zhong)與壓(ya)(ya)力(li)(li)相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)排(pai)放變化(hua)。（e）相(xiang)變前(qian)Cr3+和(he)(he)Cr4+離子選(xuan)定能級的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)依賴性(xing)示意圖。黑色(se)實線(xian)(xian)和(he)(he)灰色(se)虛(xu)線(xian)(xian)與4 T2能級能量減(jian)少S有關(guan)?ω和(he)(he)2S?ω、分別。

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