Ultrabreitbandige Nahinfrarot-Emission des transparenten mikro-kristallinen Glases auf Basis von KMgF3∶Cr3+/Ni2+ unter blauem Lichteinfall

LAI Junhuan ,  

CHEN Long ,  

LIU Xueyun ,  

摘要

Die Nahinfrarotspektroskopietechnik stellt immer höhere Anforderungen an Nahinfrarotlichtquellen in wichtigen Bereichen wie Lebensmittelwissenschaft, Informationssicherheit und Biomedizin. Die Entwicklung von effizienten, ultrabreitbandigen Nahinfrarotlichtquellen ist daher eine wichtige und dringende Forschungsaufgabe. In dieser Arbeit wurde die Schmelzabschreckungsmethode verwendet, um erfolgreich perowskitartige KMgF3-Nanokristalle im Fluorsilikatglas-System SiO2-K2CO3-KF·2H2O-MgF2 auszukristallisieren. Durch Veränderung der Glaszusammensetzung und der Wärmebehandlungstemperatur kann die Ausscheidung der Fluorid-Nanokristallphase gesteuert werden, um mikro-kristalline Glasmuster mit optimaler Ausscheidung und Transparenz zu erhalten. Die KMgF3-Nanokristalle im Glas bieten eine stabile oktaedrische Koordination und eine emissionsarme Phononen-Umgebung für Cr3+ und Ni2+. Unter 450-nm-Blaulichtanregung wird basierend auf der Energietransfer von Cr3+ zu Ni2+ eine doppelte ultrabreitbandige Nahinfrarot-Emission mit Cr3+ (700~1 200 nm) und Ni2+ (1 400~1 700 nm) realisiert. Die Doppelband-Nahinfrarot-Emission variiert mit der Iondotierkonzentration. Fluoreszenzspektroskopie und Fluoreszenzabbaukurven bestätigen den Energietransferprozess von Cr3+ zu Ni2+ mit einer Energieübertragungseffizienz von 52,2 %; der Energietransfermechanismus ist eine Wechselwirkung zwischen Elektronendipol und Quadrupol. Die Forschungsergebnisse liefern nicht nur grundlegende Daten zur systematischen Beherrschung der ultrabreiten Emissionsgesetze in transparenten optischen Materialien, sondern tragen auch zur Entwicklung kostengünstiger und hocheffizienter breitbandiger Nahinfrarotlichtquellen bei.

关键词

mikro-kristallines Glas, Fluorid-Nanokristalle, breitbandige Nahinfrarot-Emission; Cr3+ und Ni2+

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