Regelung der Substitution von Sr2+/Ba2+ (Sr,Ba)3MgTa2O9∶Cr3+ zur breitbandigen NIR-I-Emission und Anwendung von NIR-LED-Geräten

SUN Jianfeng ,  

JI Shijun ,  

MENG Zehan ,  

XIN Haoyang ,  

ZHAO Yonglei ,  

YAN Kaiyi ,  

摘要

NIR-Lumineszenzkonversions-Phosphor-LEDs (pc-LEDs) finden in den Bereichen zerstörungsfreie Analyse, Maschinenvision und biomedizinische Bildgebung wichtige Anwendung. Die Entwicklung effizienter breitbandig einstellbarer NIR-Fluoreszenzphosphore für pc-LEDs ist gegenwärtig ein zunehmendes Interesse der Materialforscher. In dieser Arbeit wurden zunächst zwei Arten von perowskitstrukturähnlichen Sr3MgTa2O9∶Cr3+ und Ba3MgTa2O9∶Cr3+ NIR-Fluoreszenzphosphoren durch Festphasenhochtemperatursynthese synthetisiert, die beide breitbandige Emissionscharakteristika im Bereich von 700~1 000 nm im NIR-I aufweisen. Durch die Deratung der Dotierungsratio von Sr2+/Ba2+ in (Sr1-mBam)3MgTa2O9∶Cr3+ Phosphoren wurde eine weitere kontinuierliche Abstimmung der NIR-Emissionswellenlänge von 786~848 nm erzielt, was auf die allmähliche Reduzierung der Kristallfeldstärke durch die Besetzung des Cr3+ im Mg2+ Kristallgitter zurückzuführen ist. Typische Sr0.4Ba0.6MgTa2O9∶0.015Cr3+ Phosphore zeigten hohe interne Quantenausbeute (82,1 %) und gute thermische Stabilität (I423 K/I298 K=73,6 %), deren Leistung mit einigen bereits berichteten NIR-Fluoreszenzphosphoren vergleichbar ist. Schließlich erreichte das pc-LED-Prototypgerät, das mit diesem Phosphor verkapselt wurde, eine NIR-Lichtausgabe von 13,7 mW bei 60 mA-Strom, was das potenzielle praktische Anwendungspotenzial dieses Phosphors in den Bereichen Venenbildgebung und Nachtsicht zeigt. Diese Studie entwickelte neue NIR-Perowskit-Fluoreszenzphosphore mit ausgezeichneten Lumineszenzeigenschaften auf der Grundlage von Mineralstrukturprototypen und Kationenaustauschstrategien, was eine Grundlage für das Design von breitbandig einstellbaren NIR-I-Fluoreszenzphosphoren mit Cr3+-Dotierung bietet.

关键词

(Sr,Ba)3MgTa2O9∶Cr3+;Perowskitstruktur;NIR-Emission;Kristallfeld;NIR-pc-LED

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