Ajuste de la sustitución Sr^2+/Ba^2+ y emisión de infrarrojo cercano a banda ancha (Sr, Ba)^3MgTa2O9^:Cr^3+ y su aplicación en dispositivos LED de infrarrojo cercano

SUN Jianfeng ,  

JI Shijun ,  

MENG Zehan ,  

XIN Haoyang ,  

ZHAO Yonglei ,  

YAN Kaiyi ,  

摘要

Los diodos emisores de luz (pc-LED) de polvo fluorescente de infrarrojo cercano (pc-LED) tienen un valor de aplicación importante en campos como el análisis no destructivo, la visión artificial y la imagen biomédica. En la actualidad, el desarrollo de polvos fluorescentes de infrarrojo cercano eficientes y de ancho de banda ajustable para pc-LED de infrarrojo cercano se ha convertido en un tema cada vez más importante para los investigadores de materiales. En este estudio, se sintetizaron inicialmente dos tipos de polvos fluorescentes de infrarrojo cercano con una estructura de prototipo de titanato de calcio utilizando el método de fase sólida de alta temperatura, Sr^3MgTa2O9∶Cr^3+ y Ba^3MgTa2O9∶Cr^3+, ambos con características de emisión de banda ancha que cubren el rango de longitud de onda del infrarrojo cercano (700~1 000 nm). Se logró un ajuste continuo de la emisión en el infrarrojo cercano de 786 a 848 nm mediante el ajuste de la proporción de dopaje Sr^2+/Ba^2+ en el polvo fluorescente (Sr(1-m)Ba(m))^3MgTa2O9∶Cr^3+, lo que se atribuye a la disminución progresiva de la intensidad del campo cristalino de Cr^3+ a medida que las posiciones cristalográficas de Mg^2+ disminuyen. Un polvo fluorescente típico de Sr0.4Ba0.6MgTa2O9∶0.015Cr^3+ tiene una alta eficiencia cuántica interna (82,1 %) y una buena estabilidad térmica (I423K/I298K=73,6 %), cuyas prestaciones pueden competir con algunos otros polvos fluorescentes infrarrojos cercanos actualmente reportados. Finalmente, un prototipo de dispositivo pc-LED en el infrarrojo cercano encapsulado con este polvo fluorescente permite obtener una salida de luz infrarroja cercana de 13,7 mW con una corriente de 60 mA, demostrando el potencial práctico de este polvo en áreas como la imagen de las venas y la visión nocturna. Este trabajo de investigación, basado en prototipos de estructura mineral y la estrategia de sustitución de iones, ha desarrollado nuevos polvos fluorescentes infrarrojos cercanos con una estructura de prototipo de titanato de calcio con excelentes características lumínicas, que servirán de base para el diseño de polvos fluorescentes infrarrojos cercanos de ancho de banda ajustable con dopantes de iones Cr^3+.

关键词

(Sr, Ba)^3MgTa^2O^9:Cr^3+; estructura de perovskita; emisión de infrarrojo cercano; campo cristalino; pc-LED de infrarrojo cercano

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