Emissão infravermelha próxima ultralarga em vidro microcristalino transparente baseado em KMgF3∶Cr3+/Ni2+ excitado por luz azul

LAI Junhuan ,  

CHEN Long ,  

LIU Xueyun ,  

摘要

A tecnologia de espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) impõe requisitos cada vez maiores para fontes de luz NIR em áreas importantes como ciência dos alimentos, segurança da informação e biomedicina. Portanto, o desenvolvimento de fontes de luz NIR eficientes com emissão ultralarga tornou-se um tópico de pesquisa importante e urgente. Neste trabalho, o método de têmpera por fusão foi utilizado para precipitar com sucesso nanocristais do tipo perovskita KMgF3 em um sistema de vidro fluorosilicato SiO2-K2CO3-KF·2H2O-MgF2. Ao alterar a composição do vidro e a temperatura do tratamento térmico, é possível controlar a precipitação da fase de nanocristais de fluoreto, obtendo amostras de vidro microcristalino com cristalização e transparência ótimas. Os nanocristais KMgF3 no vidro fornecem uma coordenação octaédrica estável e um ambiente de emissão com baixa energia de fônons para Cr3+ e Ni2+. Sob excitação de luz azul a 450 nm, com base na transferência de energia de Cr3+ para Ni2+, foi alcançada a emissão infravermelha próxima de banda dupla ampla de Cr3+ (700~1 200 nm) e Ni2+ (1 400~1 700 nm). A intensidade da emissão infravermelha próxima de banda dupla pode ser ajustada conforme a concentração de dopagem iônica. Os espectros de fluorescência e as curvas de decaimento confirmam o processo de transferência de energia Cr3+→Ni2+, com eficiência de transferência de energia de 52,2% e o mecanismo de transferência baseado na interação dipolo eletrônico-quadrupolo. Os resultados do estudo não apenas fornecem dados básicos para entender as regras de emissão ultralarga em materiais ópticos transparentes, mas também ajudam no design e desenvolvimento de fontes de luz NIR de banda larga de baixo custo e alta eficiência.

关键词

vidro microcristalino, nanocristais de fluoreto, emissão NIR de banda larga; Cr3+ e Ni2+

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