Controle de substituição Sr2+/Ba2+ para emissão de banda larga na região I do infravermelho próximo de (Sr,Ba)3MgTa2O9∶Cr3+ e aplicações em dispositivos LED infravermelhos próximos

SUN Jianfeng ,  

JI Shijun ,  

MENG Zehan ,  

XIN Haoyang ,  

ZHAO Yonglei ,  

YAN Kaiyi ,  

摘要

Os diodos emissores de luz conversores de fósforo com fluorescência no infravermelho próximo (pc-LED) têm importante valor de aplicação em áreas como análise não destrutiva, visão computacional e imagem biológica. Atualmente, o desenvolvimento de fósforos eficientes, sintonizáveis e de banda larga para a região I do infravermelho próximo para pc-LED tem atraído crescente atenção dos pesquisadores de materiais. Neste trabalho, foram sintetizados por método sólido de alta temperatura dois tipos de fósforos de infravermelho próximo com protótipo de estrutura perovskita Sr3MgTa2O9∶Cr3+ e Ba3MgTa2O9∶Cr3+, ambos apresentando características de emissão de banda larga na região I do infravermelho próximo, cobrindo o intervalo de comprimento de onda de 700 a 1.000 nm. Através do controle da proporção de dopagem Sr2+/Ba2+ no fósforo (Sr1-mBam)3MgTa2O9∶Cr3+, foi alcançada a sintonia contínua do comprimento de onda de emissão no infravermelho próximo de 786 a 848 nm, atribuída ao enfraquecimento progressivo da intensidade do campo cristalino ocupada por Cr3+ na posição cristalográfica de Mg2+. O fósforo típico Sr0.4Ba0.6MgTa2O9∶0.015Cr3+ apresenta alta eficiência quântica interna (82,1%) e boa estabilidade térmica (I423 K/I298 K=73,6%), com desempenho comparável a alguns fósforos próximos do infravermelho já relatados. Finalmente, o protótipo de dispositivo pc-LED no infravermelho próximo encapsulado com esse fósforo pode realizar uma saída de luz no infravermelho próximo de 13,7 mW a 60 mA, demonstrando o potencial prático desse fósforo em imagem venosa e visão noturna. Este estudo, baseado no protótipo de estrutura mineral e na estratégia de substituição cátionica, desenvolveu um novo fósforo perovskita do infravermelho próximo com excelente desempenho de emissão, fornecendo uma base para o projeto de fósforos de banda larga sintonizáveis da região I do infravermelho próximo dopados com Cr3+.

关键词

(Sr,Ba)3MgTa2O9∶Cr3+; estrutura perovskita; emissão no infravermelho próximo; campo cristalino; pc-LED infravermelho próximo

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