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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 被引量：6
1
作者 马子婷 张先哲 +1 位作者 戴鹏鹏 沈丽娜 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2158-2167,共10页
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,... 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。 展开更多
关键词 近红外荧光粉 单格位占据策略 宽带发射 Cr^(3+)掺杂 nir pc-led
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高热稳定性近红外荧光粉BaY_(2)Al_(2)Ga_(2)SiO_(12):Cr^(3+)的合成及发光性质 被引量：2
2
作者 袁玮鸿 庞然 +1 位作者 张粟 张洪杰 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期290-298,共9页
近年来,近红外荧光粉转换发光二极管(NIR pc-LED)在夜视、生物成像和无损检测等领域引起了广泛关注。然而,获得兼具高量子效率和优异热稳定性的近红外荧光粉仍然是一个巨大挑战。本文利用高温固相法合成了一种新型近红外荧光粉BaY_(2)Al... 近年来,近红外荧光粉转换发光二极管(NIR pc-LED)在夜视、生物成像和无损检测等领域引起了广泛关注。然而,获得兼具高量子效率和优异热稳定性的近红外荧光粉仍然是一个巨大挑战。本文利用高温固相法合成了一种新型近红外荧光粉BaY_(2)Al_(2)Ga_(2)SiO_(12):Cr^(3+)(BYAGSO:Cr^(3+)),并系统研究了材料的结构和发光性质。在440 nm蓝光激发下,BYAGSO:Cr^(3+)荧光粉的发射光谱在650~850 nm范围内呈现锐线和宽带的混合发射,源于Cr^(3+):^(2)E→^(4)A_(2)自旋禁戒跃迁和^(4)T_(2)→^(4)A_(2)自旋允许跃迁发射。该近红外发光表现出可观的量子效率和良好的热稳定性,最优化样品的外量子效率可达30.3%,在200℃时样品的发光强度可保持其在室温时强度的99%。通过将BYAGSO:Cr^(3+)荧光粉与450 nm蓝光LED芯片结合,我们封装了一个NIR pc‐LED器件。该器件在300m A驱动电流下,输出功率为70.83 mW;在20m A驱动电流下,光电转换效率为11.20%。研究结果表明,BY-AGSO:Cr^(3+)在NIR pc-LED领域具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 近红外发射 Cr^(3+) 热稳定性 量子效率 荧光粉转换发光二极管
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Al/Ga离子替换提升Ni^(2+)掺杂尖晶石结构MgAl_(x)Ga_(2-x)O_(4)近红外二区发光特性
3
作者 杨宜晨 吕伟 康晓娇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1839-1848,共10页
近红外荧光转换发光二极管(pc-LED)在成像和检测领域的快速发展突显了对近红外二区(NIR-Ⅱ区)发光材料的迫切需求。然而,商用紫外LED芯片激发的高效NIR-Ⅱ荧光材料匮乏,制约了近红外光谱技术的应用。本文通过高温固相法成功制备了MgAl_(... 近红外荧光转换发光二极管(pc-LED)在成像和检测领域的快速发展突显了对近红外二区(NIR-Ⅱ区)发光材料的迫切需求。然而,商用紫外LED芯片激发的高效NIR-Ⅱ荧光材料匮乏,制约了近红外光谱技术的应用。本文通过高温固相法成功制备了MgAl_(x)Ga_(2-x)O_(4)∶Ni^(2+)荧光材料,该材料的激发波长为390 nm,发射峰位于1300 nm,覆盖了NIR-Ⅱ区域。半高宽约为220 nm的超宽带NIR发射是由于Ni^(2+)处于一个弱晶体场环境中,这种环境是由于MgAl_(x)Ga_(2-x)O_(4)基体中[(Al/Ga)O_(6)]八面体中心周围的高电荷极化导致的空间不对称畸变造成的。通过改变体系中Al^(3+)与Ga^(3+)的离子比例,将NIR-Ⅱ区的发射强度大大提高,发光强度提升为原来的9倍左右。着重研究了Ni^(2+)掺杂最优比例MgAl_(1.5)Ga_(0.5)O_(4)的光谱特性。探讨了体系的温度特性,使用掺Ni^(2+)的近红外荧光粉和商业高效紫外LED芯片(@395 nm)构建了NIR pc-LED,研究表明该材料体系可能在pc-LED光谱技术中展现出较大潜力。这种阳离子调制策略将给近红外发光材料的性能提升提供有效的方法。 展开更多
关键词 荧光粉 Ni^(2+)掺杂 阳离子替换 nir pc-led
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Sr^(2+(/Ba^(2+)取代调控(Sr,Ba)_(3)MgTa_(2)O_(9)∶Cr^(3+)的宽带近红外一区发光和近红外LED器件应用
4
作者 孙剑锋 汲世骏 +3 位作者 孟泽涵 辛昊阳 赵勇雷 严凯义 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1956-1965,共10页
近红外荧光粉转换型发光二极管(pc-LED)在无损分析、机器视觉和生物成像等领域具有重要应用价值。目前,开发用于近红外pc-LED的高效宽带可调近红外一区荧光粉已经成为材料研究者日益关注的焦点。本文通过高温固相法首先合成了两类具有... 近红外荧光粉转换型发光二极管(pc-LED)在无损分析、机器视觉和生物成像等领域具有重要应用价值。目前,开发用于近红外pc-LED的高效宽带可调近红外一区荧光粉已经成为材料研究者日益关注的焦点。本文通过高温固相法首先合成了两类具有钙钛矿结构原型的Sr_(3)MgTa_(2)O_(9)∶Cr^(3+)和Ba_(3)MgTa_(2)O_(9)∶Cr^(3+)近红外荧光粉,它们均具有覆盖700~1000 nm波长范围的近红外一区宽带发射特性。通过调控(Sr1-mBam)_(3)MgTa_(2)O_(9)∶Cr^(3+)荧光粉中Sr^(2+(/Ba^(2+)的掺杂比例进一步实现了近红外发射波长786~848 nm的连续调谐,归因于Cr^(3+)占据晶体场强度逐渐减弱的Mg^(2+)晶体学格位。典型Sr_(0.4)Ba_(0.6)MgTa_(2)O_(9)∶0.015Cr^(3+)荧光粉具有高内量子效率(82.1%)和良好的热稳定性(I_(423)K/I_(298) K=73.6%),性能可与目前其他一些已经报道的近红外荧光粉相媲美。最后,利用该荧光粉封装的近红外pc-LED原型器件能够实现光效为63.28 lm/W的理想近红外光输出,展现了该荧光粉在静脉成像和夜视领域的实际应用潜力。本研究工作基于矿物结构原型和阳离子取代策略开发出具有优异发光性能的新型近红外钙钛矿型荧光粉,将为Cr^(3+)掺杂宽带可调近红外一区荧光粉的设计提供依据。 展开更多
关键词 (Sr Ba)_(3)MgTa_(2)O_(9)∶Cr^(3+) 钙钛矿结构 近红外发光 晶体场 近红外pc-led
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宽带近红外荧光粉LaMgGa11O19:Cr^(3+),Nd^(3+)的发光特性与LED器件应用 被引量：2
5
作者 郑国君 Basore Endale Tamiru +2 位作者 许贝贝 肖文戈 邱建荣 《中国稀土学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期137-144,共8页
具有体积小、响应快等特点的荧光转换型宽带近红外LED(NIR pc-LED)光源在食品成分分析、生物制药、癌症早期诊断、健康管理、NIR光谱技术等领域具有重要的应用价值。作为NIR pc-LED的核心组件,NIR荧光粉直接决定了这类光源的光学性能,... 具有体积小、响应快等特点的荧光转换型宽带近红外LED(NIR pc-LED)光源在食品成分分析、生物制药、癌症早期诊断、健康管理、NIR光谱技术等领域具有重要的应用价值。作为NIR pc-LED的核心组件,NIR荧光粉直接决定了这类光源的光学性能,因此开发新型高效的NIR荧光粉对于推进NIR光谱技术的普及具有重要意义。本文通过过渡族金属离子Cr^(3+)到稀土离子Nd^(3+)的能量传递设计了一种可被蓝光LED高效激发的宽带NIR荧光粉LaMgGa11O19:Cr^(3+),Nd^(3+),其发射光谱范围覆盖650~1100 nm。此外,得益于Cr^(3+)→Nd^(3+)的高效能量传递和Nd^(3+)4F3/2能级优异的发光热稳定性,该荧光粉具有优异的发光热稳定性,其发光强度在150℃时仍能维持室温的92%。最后,将LaMgGa11O19:Cr^(3+),Nd^(3+)荧光粉与蓝光LED芯片结合,所制备的NIR pc-LED原型器件,在350 mA驱动电流下,NIR输出功率高达120 mW。以上结果表明,LaMgGa11O19:Cr^(3+),Nd^(3+)荧光粉有潜力应用于NIR pc-LED器件。 展开更多
关键词 宽带近红外荧光粉 Cr^(3+)/Nd^(3+)共掺杂 能量传递 近红外pc-leds
原文传递
Cr^(3+)、Yb^(3+)共掺杂LaSc_(3)(BO_(3))_(4)近红外荧光粉的发光与器件性能 被引量：11
6
作者 邬金闽 黄得财 +2 位作者 梁思思 徐寿亮 朱浩淼 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期793-803,共11页
荧光粉转换型宽带发射近红外LED在食品检测、生物医药、安防监控等领域具有重要的应用价值。本工作介绍了一种具有宽带近红外发射的LaSc_(3)(BO_(3))_(4)∶Cr^(3+)(LSB∶Cr^(3+))荧光粉,在460 nm蓝光激发下,其发射覆盖650~1200 nm范围,... 荧光粉转换型宽带发射近红外LED在食品检测、生物医药、安防监控等领域具有重要的应用价值。本工作介绍了一种具有宽带近红外发射的LaSc_(3)(BO_(3))_(4)∶Cr^(3+)(LSB∶Cr^(3+))荧光粉,在460 nm蓝光激发下,其发射覆盖650~1200 nm范围,半高宽达到170 nm。在此基础上,通过Yb 3+共掺,有效提升了其发光性能,其中发射峰半高宽拓宽到223 nm,最高发光量子产率由14%提升至35%,发光热稳定性也得到显著提高。基于荧光粉的发光量子产率、荧光寿命和发光热稳定性等数据分析,发现Yb^(3+)共掺杂对材料发光热稳定性的改善主要源于Cr^(3+)与Yb^(3+)之间的高效能量传递,并且Yb^(3+)在基质材料中表现出更好的热稳定性。最后,将LSB∶Cr^(3+),Yb^(3+)荧光粉与蓝光LED芯片结合,制备成近红外LED器件,在60 mA驱动电流下,近红外输出功率达16 mW。以上结果表明,LSB∶Cr^(3+),Yb^(3+)荧光粉是一种潜在的近红外LED用发光材料。 展开更多
关键词 近红外荧光粉 Cr^(3+)/Yb^(3+)共掺杂 能量传递 近红外荧光粉转换发光二极管
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