基于激光激发磷光体的高功率宽带近红外(NIR)光源在夜间视距、生物医学成像和传感等光子学应用中具有很高的需求,但由于固有的能隙定律,开发高效的NIR发光材料面临着巨大的挑战。在这里,我们报告了一种由等离子体喷射烧结制备的透明MgO:Cr3+陶瓷,它在810 nm处显示出宽带NIR发射峰,外部量子效率为81%,并具有52 W m-1 K-1的超高热导率。当用蓝色激光泵浦时,MgO:Cr3+陶瓷的输出功率超过6 W,光转换效率为29%。这种激光驱动的宽带NIR光源使在6 lp mm-1的空间分辨率下进行NIR成像成为可能,是新兴成像应用的有前途的技术。
图1 | 晶圆级氧化镁:铬3+透明陶瓷。a, 在自然光下,随着铬3+含量(x)的增加,抛光陶瓷圆盘的图像(0.5毫米厚,直径15毫米)。b-d, 氧化镁粉末(b)、氧化镁:0.2%铬3+陶瓷(c)和放大的目标区域(d)的SEM图像。
图2 | 透明氧化镁:铬离子陶瓷的荧光光谱和辐射机制。a, 室温下氧化镁:0.2%铬离子陶瓷的PL和PLE光谱。b, 氧化镁:x%铬离子陶瓷(x = 0.01-0.3; 724 nm处归一化)。c, 低温(77 K)下对氧化镁:0.2%铬离子陶瓷的高分辨率PL光谱进行测量。图例显示了在700 nm附近进行高斯拟合的结果。d, 当考虑局部电中性时, CrMg•-VMg"-CrMg•二聚体的不同分布。e, 模型1中扭曲的[CrO6]9-八面体的放大晶体结构。f, 模型1中电荷分布的二维切片。
图3 | MgO:Cr3+ 陶瓷的激发态ET机制。a, 温度依赖的PL光谱。I和II部分被标记以区分锐线和宽带发射带。b, 归一化的PL强度。I、II和III分别定义为50-100 K、100-200 K和200-460 K。c, 分别在724 nm和810 nm处监测到的温度依赖的平均衰减时间。d, Cr3+离子在MgO中的构象坐标图。e, 激活能(Ea)和黄-里斯因子(S)随温度变化的拟合结果。f, MgO:x%Cr3+陶瓷(x = 0.00001-0.005)的EPR和PL光谱。
图4 | 激光驱动的MgO:Cr3+陶瓷的发光性能。a、b,MgO:0.2%Cr3+陶瓷的EQE(a)和热导率(b)与其他磷光体的比较。透明陶瓷和磷光体分别用橙色和绿色椭圆形表示。CLZA,Ca1.73Lu1.73Zr1.73Al3.25O12;GLGA,Gd2.4Lu0.6Ga4AlO12;LCAS,Lu2CaAl4SiO12;LSMGS,Lu3Sc1.38Mg0.6Ga2.4Si0.6O12。误差条表示三次热导率测量的结果,中心表示平均值。c,MgO:0.2%Cr3+陶瓷的输入功率密度依赖的PL光谱。d,MgO:x%Cr3+陶瓷的NIR输出功率。插入的热像图显示随着入射激光功率的增加,照射点的温度改善情况。标尺条,5毫米。e,MgO:x%Cr3+陶瓷的蓝-NIR转换效率。插入图显示22 W mm-2蓝激光照射下MgO:0.2%Cr3+陶瓷的PL强度随时间的变化情况。f,蓝色激光激发下MgO:0.2%Cr3+陶瓷的NIR光的空间分布。
图5 | 激光驱动的近红外光源及其应用。a、b为包装好的近红外光源的物理图(a)和结构图(b)。c、d为在距离45米处拍摄的光源照片(c),以及在蓝色激光照射下附近的照片(d)。CCD,电荷耦合器件。e、f为在距离45米处使用近红外光源拍摄的SCUT字母(e)和木制桌顶篷的照片(f)。g,MgO:0.2%Cr3+ 陶瓷的成像检测分辨率,厚度为0.5毫米。h、i为分别穿过上臂和纸板后用近红外光拍摄的血管图像(h)和剪刀图像(i)。
本文转载自:光声电材料与器件
仪器推荐
爱丁堡FLS1000稳态瞬态荧光光谱仪
天美分析更多资讯
新闻动态丨天美科技亮相Sensor China 2024,与全球智慧共筑未来
设备更新,智能化升级——天美分析仪器助力科研新质生产力!
Webinar丨光伏前沿:材料创新与应用技术交流会
热点应用 | 复旦张凡Nature Photonics高亮度近红外探针实现环境光照射下的生物成像
相关产品
Dynamica V15/15R Pro 台式微量高速冷冻离心机
Froilabo 铝合金液氮罐 LD系列
Froilabo 铝合金液氮罐 CX系列
Froilabo 铝合金液氮罐 XT系列
Froilabo 铝合金液氮罐 HC系列
Froilabo 铝合金液氮罐 Darwin-LS系列
赛里安436i-eSQ单四极杆气质联用仪
天美Techcomp IC1020离子色谱仪
赛里安Compass CDS合规色谱工作站
赛里安LC6000-DAD二极管阵列检测器超高效液相色谱
赛里安LC6000-FLD荧光检测器超高效液相色谱
天美公司赛里安SCION 8300-GC 气相色谱仪
天美公司赛里安SCION 8500-GC 气相色谱仪
天美公司SCION 8900 TQ三重四极杆气质联用仪GC-MSMS
天美公司赛里安456i气相色谱仪
关注
拨打电话
留言咨询