Emisión NIR ultrabanda ancha de vidrio microcristalino transparente basado en KMgF3∶Cr3+/Ni2+ excitado por luz azul

LAI Junhuan ,  

CHEN Long ,  

LIU Xueyun ,  

摘要

La tecnología de espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIR) exige cada vez más a las fuentes de luz NIR en campos importantes como la ciencia de los alimentos, la seguridad de la información y la biomedicina. Por lo tanto, el desarrollo de fuentes de luz NIR de emisión ultra banda ancha eficientes se ha convertido en un tema de investigación importante y urgente. En este trabajo, se utilizó el método de templado por fusión para precipitar con éxito nanocristales tipo perovskita KMgF3 en un sistema de vidrio de fluorosilicato SiO2-K2CO3-KF·2H2O-MgF2. Modificando la composición del vidrio y la temperatura del tratamiento térmico se puede controlar la precipitación de la fase cristalina de nanocristales fluorurados, obteniendo muestras de vidrio microcristalino con la mejor cristalización 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 de luz azul a 450 nm, se logra una emisión NIR de banda ultra amplia doble basada en la transferencia de energía de Cr3+ a Ni2+ con emisión Cr3+ (700~1 200 nm) y Ni2+ (1 400~1 700 nm). La intensidad de la emisión NIR de doble banda se ajusta según la concentración del dopaje iónico. Los espectros de fluorescencia y las curvas de decaimiento evidencian el proceso de transferencia de energía Cr3+→Ni2+ con una eficiencia de transferencia del 52.2% y el mecanismo de transferencia es una interacción dipolo electrónico-cuadrupolo. Los resultados no solo proporcionan datos fundamentales para comprender las reglas de emisión ultra banda ancha en materiales ópticos transparentes, sino que también ayudan en el diseño y desarrollo de fuentes de luz NIR de banda ancha de bajo costo y alta eficiencia.

关键词

vidrio microcristalino, nanocristales fluorurados, emisión NIR banda ancha; Cr3+ y Ni2+

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