Emisión ultrapancha en el infrarrojo cercano de vidrio microcristalino transparente basado en KMgF3∶Cr3+/Ni2+ excitada por luz azul

LAI Junhuan ,  

CHEN Long ,  

LIU Xueyun ,  

摘要

La tecnología de espectroscopía en el infrarrojo cercano tiene aplicaciones en campos clave como la ciencia de los alimentos, la seguridad de la información y la biomedicina, lo que plantea demandas cada vez mayores para las fuentes de luz en el infrarrojo cercano. Por ello, el desarrollo de fuentes de luz eficientes y con emisión de banda ultraancha en el infrarrojo cercano se ha convertido en un tema de investigación importante y urgente. En este trabajo se utilizó el método de enfriamiento por fusión en el sistema de vidrio de fluorosilicatos SiO2-K2CO3-KF·2H2O-MgF2 para precipitar con éxito nanocristales tipo perovskita KMgF3. Al modificar la composición del vidrio y la temperatura del tratamiento térmico, es posible controlar la precipitación de la fase nanocristalina de fluoruro, obteniendo muestras de vidrio microcristalino con la mejor cristalinidad y transparencia. Los nanocristales KMgF3 en el vidrio proporcionan una coordinación octaédrica estable y un ambiente de emisión de baja energía de fonones para Cr3+ y Ni2+. Bajo excitación con luz azul de 450 nm, basado en la transferencia de energía de Cr3+ a Ni2+, se logra una emisión de banda ancha doble en el infrarrojo cercano de Cr3+ (700~1200 nm) y Ni2+ (1400~1700 nm). La intensidad de la emisión de banda ancha doble en el infrarrojo cercano puede ajustarse en función de la concentración de dopaje iónico. Los espectros de fluorescencia y las curvas de decaimiento confirman el proceso de transferencia de energía de Cr3+ a Ni2+, con una eficiencia de transferencia energética del 52,2 %, y el mecanismo de transferencia es la interacción dipolo electrónico-cuadrupolo. Los resultados del estudio no solo pueden proporcionar datos básicos para comprender las reglas de emisión de banda ultraancha en materiales ópticos transparentes, sino que también ayudan a diseñar y desarrollar fuentes de luz de banda ancha en el infrarrojo cercano de bajo costo y alta eficiencia.

关键词

vidrio microcristalino, nanocristales de fluoruro, emisión de banda ancha en el infrarrojo cercano; Cr3+ y Ni2+

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