Étude de la thermométrie optique basée sur les propriétés d'extinction thermique négative de Sc2Mo3O12∶Dy3+

NIU Jinyan ,  

CHENG Chen ,  

YU Xiaobo ,  

HE Shuai ,  

GUAN Qian ,  

SHEN Yu ,  

LI He ,  

QIAO Jun ,  

CHAO Luomeng ,  

MA Yonghong ,  

摘要

Le comportement dynamique du réseau dans une matrice à dilatation thermique négative peut efficacement supprimer l'effet d'extinction thermique des centres d'émission des terres rares, ouvrant ainsi une nouvelle voie pour la conception de sondes optiques de température à haute sensibilité. Dans cet article, une série de phosphores Sc2Mo3O12xDy3+ avec des propriétés de dilatation thermique négative a été synthétisée par une méthode de phase solide à haute température, et la structure cristalline, les performances d'émission et le comportement de réponse thermique à différentes températures ont été systématiquement étudiés. Les résultats de diffraction des rayons X et de raffinage structural de Rietveld indiquent que les échantillons préparés sont de phase pure orthorhombique, appartenant au groupe spatial Pbcn, et que les ions Dy3+ occupent avec succès les sites Sc3+ à coordination hexagonale. Sous excitation à 468 nm, les échantillons présentent une émission jaune caractéristique de Dy3+, et en contrôlant la concentration de dopage, il est possible de réaliser une évolution contrôlée de la couleur d'émission du jaune à la zone jaune-vert. La propriété de dilatation thermique négative de la matrice Sc2Mo3O12 est liée au transfert d'énergie activé thermiquement du groupe[MoO42- vers Dy3+, et le système présente un comportement d'extinction thermique négative anormal dans la plage de températures de 303 à 393 K, avec une intensité d'émission qui augmente continuellement avec la température. Basé sur cette caractéristique, deux modes de mesure de la température par rapport d'intensité d'émission ont été construits : un mode de non-couplage thermique d'un seul centre d'émission (à 513 K, sensibilité absolue Sa=12%·K-1, sensibilité relative Sr=0,45%·K-1) et un mode de non-couplage thermique à double excitation (à 513 K, sensibilité absolue Sa=1,38%·K-1, sensibilité relative Sr=0,77%·K-1). De plus, après 8 cycles de chauffage-refroidissement, le matériau a montré une excellente réversibilité thermique cyclique, confirmant la stabilité de sa structure. Grâce à la synergie structurale de la matrice à dilatation thermique négative, au mécanisme de transfert d'énergie d'émission thermiquement améliorée anormale et à une performance élevée de détection de température, le phosphore Sc2Mo3O12∶Dy3+ présente de larges perspectives d'application dans les dispositifs électroniques haute température et la thermométrie optique.

关键词

Sc2Mo3O12;Dy3+;extinction thermique négative;dilatation thermique négative;détection optique de température;rapport d'intensité d'émission

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