Preparación y propiedad luminosa del fósforo BaCa2MgSi2O8:Cr3+ con excelente estabilidad térmica

WANG Shangwei ,  

CHEN Xuexia ,  

YANG Wenjia ,  

SHI Xiaoman ,  

LI Wanxi ,  

PANG Ran ,  

摘要

Los actuales fósforos de fluorescencia infrarroja cercana dopados con Cr3+ enfrentan comúnmente defectos graves de apagado térmico, lo que dificulta su adaptación a escenarios de aplicación de LED tipo conversión de fósforo infrarrojo cercano de alta potencia. Sin embargo, las investigaciones actuales se centran principalmente en optimizar el espectro y la eficiencia cuántica, careciendo de investigaciones sistemáticas para mejorar la capacidad de resistencia al apagado térmico a altas temperaturas. En este estudio, se seleccionó y sintetizó un fósforo de silicato BaCa2MgSi2O8 (BCMS) de sistema cristalino trigonal con estructura de red rígida. Mediante diversos métodos de caracterización, se exploró de manera integral la estructura cristalina del material, las características de emisión, la estabilidad térmica y el efecto de aplicación en dispositivos. Los resultados de las pruebas muestran que Cr3+ ocupa preferentemente los sitios de coordinación magnésica hexagonal Mg2+ en la red cristalina, generando un único centro de emisión. Bajo excitación de luz azul, el material genera picos de emisión en 803 nm, cubriendo un amplio rango de emisión infrarroja cercana de 650 a 1000 nm. Gracias a la fuerte restricción de los tetraedros SiO4 y los octaedros MgO6 en la matriz base, las transiciones no radiactivas a altas temperaturas se suprimen significativamente, manteniéndose la intensidad de emisión al 90,84 % de la obtenida a temperatura ambiente a 423 K, sin deterioro notable tras operaciones prolongadas a altas temperaturas. Los dispositivos pc-LED infrarrojos cercanos encapsulados muestran un aumento casi lineal en la potencia luminosa respecto al incremento en la corriente de conducción, brindando características de trabajo generales superiores. En resumen, este fósforo BCMS de alta rigidez mejora efectivamente la deficiencia de apagado térmico de los materiales tradicionales basados en cromo para emisiones infrarrojas cercanas y posee amplias perspectivas de aplicación en fuentes de luz de estado sólido de alta potencia, imágenes biomédicas y pruebas no destructivas.

关键词

Emisión infrarroja cercana de banda ancha; Estabilidad térmica; Cr3+; LED de conversión de fósforo

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