Al/Gaイオン置換によるNi²⁺ドープスピネル構造MgAlₓGa₂₋ₓO₄の近赤外第Ⅱ領域発光特性の向上

YANG Yichen ,  

LYU Wei ,  

KANG Xiaojiao ,  

摘要

近赤外蛍光変換発光ダイオード(pc-LED)の画像および検出分野における急速な発展は、近赤外第Ⅱ領域(NIR-Ⅱ領域)発光材料の切迫した需要を浮き彫りにしている。しかし、市販の紫外LEDチップによって励起される高効率なNIR-Ⅱ蛍光材料は不足しており、近赤外分光技術の応用を制約している。本研究では、高温固相法によりMgAlₓGa₂₋ₓO₄:Ni²⁺蛍光材料を成功裏に調製し、励起波長は390 nm、発光ピークは1300 nmに位置し、NIR-Ⅱ領域をカバーした。約220 nmの半値全幅を有する超広帯域NIR発光は、Ni²⁺が弱い結晶場環境にあるためであり、この環境はMgAlₓGa₂₋ₓO₄基体中の[(Al/Ga)O₆]八面体中心周囲の高い電荷分極による空間的非対称歪みに起因する。Al³⁺とGa³⁺のイオン比率を変化させることで、NIR-Ⅱ領域の発光強度を大幅に向上させ、発光強度は約9倍に増加した。最適なNi²⁺ドープ比率を持つMgAl₁.₅Ga₀.₅O₄のスペクトル特性を重点的に研究した。系の温度特性を考察し、Ni²⁺ドープ近赤外蛍光体と市販の高効率紫外LEDチップ(@395 nm)を用いてNIR pc-LEDを構築した。研究結果は、この材料系がpc-LED分光技術において大きな可能性を示すことを明らかにしている。この陽イオン調整戦略は、近赤外発光材料の性能向上に効果的な方法を提供する。

关键词

蛍光体;Ni²⁺ドープ;陽イオン置換;NIR pc-LED

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