Preparación y propiedades de emisión del fósforo de banda ancha infrarrojo cercano BaCa2MgSi2O8:Cr3+ con excelente estabilidad térmica

Wang Shangwei ,  

Chen Xuexia ,  

Yang Wenjia ,  

Shi Xiaoman ,  

Li Wanxi ,  

Pang Ran ,  

摘要

Los fósforos de infrarrojo cercano dopados con Cr3+ existentes presentan defectos severos de agotamiento térmico, lo que dificulta su adaptación en aplicaciones LED de conversión de fósforos de infrarrojo cercano de alta potencia, mientras que las investigaciones actuales se centran principalmente en optimizar el espectro y la eficiencia cuántica, careciendo de estudios sistemáticos para mejorar la resistencia al agotamiento térmico a altas temperaturas. En este trabajo se seleccionó y preparó un fósforo silicato de estructura cristalina trigonal con alta rigidez de red, BaCa2MgSi2O8 (BCMS), y se investigaron integralmente la estructura de cristal, las propiedades de emisión, la estabilidad térmica y el rendimiento en dispositivos mediante varios métodos de caracterización. Los resultados muestran que Cr3+ ocupa preferentemente el sitio de Mg2+ de coordinación octaédrica en la red, existiendo un solo centro de emisión; el material produce un pico de emisión a 803 nm bajo excitación azul, cubriendo un amplio rango de emisión cercano al infrarrojo de 650 a 1000 nm. Gracias al enlace estrecho de los tetraedros SiO4 alrededor de los octaedros MgO6, se forma una estructura rígida estable, lo que suprime significativamente las transiciones no radiativas a alta temperatura; a 423 K, la intensidad de emisión se mantiene al 90,84 % de la intensidad a temperatura ambiente y no hay una disminución notable en la emisión durante un trabajo prolongado a alta temperatura. El dispositivo pc-LED cercano al infrarrojo encapsulado muestra una potencia óptica de salida que aumenta aproximadamente de forma lineal con la corriente de conducción, con buenas características de funcionamiento. En resumen, este fósforo BCMS de alta rigidez puede mejorar eficazmente la deficiencia de agotamiento térmico de los materiales tradicionales de infrarrojo cercano a base de cromo y tiene amplias perspectivas de aplicación en fuentes sólidas de luz infrarroja cercana de alta potencia, imagen biomédica y detección no destructiva.

关键词

emisión infrarroja cercana de banda ancha;estabilidad térmica;Cr3+;fósforo LED de conversión

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