Control de emisión verde-rojo, estabilidad térmica y aplicaciones ópticas sensibles a la temperatura en BaGd2ZnO5:Ho3+,Eu3+

XUE Jiafei ,  

LIN Shiyi ,  

WANG Yutong ,  

MA Han ,  

LI Wei ,  

Yang Yuxin ,  

WEI Yi ,  

LI Guogang ,  

摘要

El comportamiento único de respuesta térmica de los materiales fluorescentes codopados con iones de tierras raras proporciona una base material importante para construir sensores ópticos de temperatura sin contacto, mientras que la competencia energética y la regulación sinérgica entre diferentes centros emisores son clave para obtener una respuesta térmica de alta sensibilidad. En este trabajo se preparó una serie de fósforos BaGd2ZnO5:Ho3+,Eu3+ mediante el método sólido a alta temperatura, estudiando sistemáticamente su estructura, fotoluminiscencia y características de respuesta térmica. Los resultados de difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido muestran que las muestras codopadas con Ho3+, Eu3+ mantienen una buena estructura cristalina ortorrómbica. Los estudios espectrales revelaron que Ho3+ y Eu3+ en BaGd2ZnO5 pueden generar emisiones verdes y rojas características localizadas en 544 y 628 nm respectivamente; controlando la concentración de Eu3+ se puede cambiar la eficiencia de transferencia energética de Ho3+→Eu3+, logrando la transición del color de emisión de verde a rojo. Además, el análisis de la vida útil de la fluorescencia confirmó el proceso de transferencia de energía Ho3+→Eu3+. Los espectros de emisión dependientes de la temperatura en el rango de -196 a 250 °C mostraron respuestas térmicas marcadamente diferentes de Ho3+ y Eu3+: con el aumento de la temperatura, la emisión roja de Eu3+ experimenta una extinción térmica continua, mientras que la emisión verde de Ho3+ muestra un aumento térmico anómalo dentro de cierto rango de temperatura, indicando la presencia de competencia y redistribución de energía dependientes de la temperatura en el sistema codopado. Basándose en las diferencias de respuesta térmica de las emisiones de Ho3+ y Eu3+, se construyó una estrategia de medición de temperatura basada en la relación de intensidades de fluorescencia, con una sensibilidad relativa máxima de 1.744% K-1 (123 K). Los resultados anteriores muestran que el sistema BaGd2ZnO5:Ho3+,Eu3+ regula el color de emisión a través de la transferencia de energía entre iones de tierras raras y utiliza la característica diferencial de respuesta térmica de los diferentes centros emisores para construir una señal estable y cuantificable de temperatura óptica basada en la relación, proporcionando una estrategia viable para el control de emisión multicolor y la medición óptica de temperatura sin contacto de alta sensibilidad en materiales fluorescentes codopados con tierras raras.

关键词

BaGd2ZnO5:Ho3+,Eu3+; control de emisión; extinción térmica inversa; transferencia de energía; medición óptica de temperatura

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