Сверхширокополосное ближнеинфракрасное излучение прозрачного микрокристаллического стекла на основе KMgF3∶Cr3+/Ni2+ с возбуждением синим светом

LAI Junhuan ,  

CHEN Long ,  

LIU Xueyun ,  

摘要

Технология ближней инфракрасной спектроскопии находит применение в таких важных областях, как пищевая наука, информационная безопасность и биомедицина, что предъявляет все более высокие требования к источникам ближнего инфракрасного излучения. Разработка эффективного сверхширокополосного источника ближнего инфракрасного света становится важной и актуальной исследовательской задачей. В данной работе методом плавления и закалки в системе фторсиликатного стекла SiO2-K2CO3-KF·2H2O-MgF2 успешно выделены нанокристаллы перовскитного типа KMgF3. При изменении состава стекла и температуры термообработки можно управлять выделением фторидной нанокристаллической фазы, получая оптимальные образцы микрокристаллического стекла с наилучшей кристаллизацией и прозрачностью. Нанокристаллы KMgF3 в стекле обеспечивают стабильную октаэдрическую координацию и среду с низкой энергией фононов для ионов Cr3+ и Ni2+. Под возбуждением синим светом с длиной волны 450 нм реализована передача энергии от Cr3+ к Ni2+, приводящая к двухполосной ближнеинфракрасной эмиссии Cr3+ (700~1200 нм) и Ni2+ (1400~1700 нм). Интенсивность двухполосного ближнеинфракрасного свечения регулируется концентрацией легирующих ионов. Спектры люминесценции и кривые затухания подтверждают процесс передачи энергии от Cr3+ к Ni2+ с эффективностью 52,2%, механизмом которой является электронно-дипольный квадапольный взаимодействие. Полученные результаты не только обеспечивают фундаментальные данные для системного понимания сверхширокополосного излучения в прозрачных оптических материалах, но также способствуют разработке низкозатратных и высокоэффективных широкополосных источников ближнего инфракрасного излучения.

关键词

микрокристаллическое стекло, фторидные нанокристаллы, широкополосное ближнеинфракрасное излучение; Cr3+ и Ni2+

阅读全文