Efecto del dopaje Mn2+ en el rendimiento lumínico de cerámicas fluorescentes YAG∶Ce3+

YU Bin ,  

SUN Bingheng ,  

FU Xiumei ,  

ZHOU Shibin ,  

HAO Haoying ,  

SHEN Fangliang ,  

FAN Jintai ,  

JIANG Benxue ,  

ZHANG Long ,  

SUN Jun ,  

摘要

La cerámica fluorescente de granate dopada con Mn2+, un metal de transición, se considera un material candidato para lograr iluminación láser de alto índice de reproducción cromática. Sin embargo, debido a la diversidad del radio iónico de Mn2+ en diferentes entornos de coordinación, el diseño del sistema cerámico de granate dopado con Mn2+ aún no está claro. En este artículo, se prepararon cerámicas fluorescentes YAG∶Ce3+ dopadas con diferentes concentraciones de Mn2+ mediante tecnología de sinterización al vacío, y Mn2+ se diseñó para ocupar sitios octaédricos (OC) y dodecaédricos (DO). Se caracterizaron la fase, microestructura, fotoluminiscencia, vida útil de la fluorescencia, eficiencia cuántica y se estudió el rendimiento lumínico bajo excitación con láser LD. Los resultados experimentales mostraron que, bajo la condición de adición de SiO2 como compensador de carga y volumen, la estructura cristalina del granate es más estable cuando Mn2+ ocupa sitios octaédricos comparado con sitios dodecaédricos. Cuando la concentración de Mn2+ se mantiene entre 0.5% y 6% (at), la eficiencia cuántica de las muestras OC es mayor que la de las muestras DO. Además, los picos de emisión en 588 nm y 725 nm en el espectro PL de la serie OC corresponden a las transiciones electrónicas 4T16A1 de Mn2+ en sitios octaédricos y dodecaédricos, respectivamente, mientras que el pico a 572 nm en las muestras DO proviene de las transiciones electrónicas de Mn2+ en sitios dodecaédricos distorsionados. Gracias a la eficiente transferencia de energía Ce3+→Mn2+, se fabricó cerámica fluorescente YAG∶Ce3+ con 6% (at) de Mn2+ en sitios octaédricos, y la fuente de luz blanca láser encapsulada mostró un índice de reproducción cromática de 70.8 y una temperatura de color relativa de 5117 K. Este trabajo es un complemento sólido para el desarrollo de materiales luminiscentes de granate dopados con Mn2+ y proporciona una referencia para mejorar la componente roja en el espectro de las cerámicas YAG∶Ce3+, mejorando el rendimiento de la fuente láser en áreas médicas y de visualización.

关键词

cerámica fluorescente; dopaje Ce3+; dopaje Mn2+; sitios

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