Émission proche infrarouge ultra large bande du verre microcristallin transparent à base de KMgF3∶Cr3+/Ni2+ excité par lumière bleue

LAI Junhuan ,  

CHEN Long ,  

LIU Xueyun ,  

摘要

La technologie de la spectroscopie dans le proche infrarouge (NIR) impose des exigences de plus en plus élevées aux sources lumineuses NIR dans des domaines clés tels que la science alimentaire, la sécurité de l'information et la biomédecine. Le développement de sources lumineuses NIR à émission ultra large bande efficaces est donc un sujet de recherche important et urgent. Dans cet article, la méthode de trempe par fusion a été utilisée pour cristalliser avec succès des nanocristaux de KMgF3 de type pérovskite dans un système de verre fluorosilicate SiO2-K2CO3-KF·2H2O-MgF2. En modifiant la composition du verre et la température du traitement thermique, on peut contrôler la précipitation de la phase nanocristalline fluorurée, obtenant des échantillons de verre microcristallin avec une cristallisation et une transparence optimales. Les nanocristaux KMgF3 dans le verre fournissent une coordination octaédrique stable et un environnement d'émission à basse énergie phonon pour Cr3+ et Ni2+. Sous excitation par une lumière bleue de 450 nm, un transfert d'énergie de Cr3+ vers Ni2+ réalise une émission proche infrarouge double bande basée sur Cr3+ (700~1 200 nm) et Ni2+ (1 400~1 700 nm). L'intensité de l'émission proche infrarouge double bande varie en fonction de la concentration en ions dopants. La caractérisation par spectres de fluorescence et courbes de décroissance prouve le processus de transfert d'énergie Cr3+→Ni2+ avec une efficacité de 52,2%, le mécanisme de transfert étant une interaction dipôle électronique-quadrupôle. Ces résultats fournissent non seulement des données fondamentales pour comprendre les lois d'émission ultra large bande dans les matériaux optiques transparents, mais aident également à concevoir et développer des sources lumineuses infrarouges proches à large bande à faible coût et haute efficacité.

关键词

verre microcristallin, nanocristaux fluorés, émission proche infrarouge large bande; Cr3+ et Ni2+

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