Fosforos de infrarrojos cercanos con una intensidad de luminiscencia significativamente mejorada y una calibración...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• La luminiscencia

Sus antecedentes:

• La iluminación de infrarrojo cercano (NIR) de alto rendimiento requiere fósforos con excelente eficiencia luminosa y estabilidad térmica.
• Los fósforos NIR existentes a menudo se enfrentan a desafíos para equilibrar la intensidad de emisión con la robustez térmica.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar los nuevos fósforos NIR basados en Ln₂CaGa₄GeO₁₂:Cr³⁺ (Ln = Lu, Y, Gd).
• Mejorar la intensidad de emisión y la estabilidad térmica de estos fósforos para mejorar las aplicaciones de iluminación NIR.
• Investigar el potencial de estos fósforos optimizados en los diodos emisores de luz NIR (LED).

Principales métodos:

• Síntesis de compuestos Ln₂CaGa₄GeO₁₂:Cr³⁺ a través de reacciones en estado sólido.
• Análisis de las propiedades luminiscentes, incluidos los estudios dependientes de la concentración y la evaluación del apagado térmico.
• Optimización del material a través de la sustitución de Al³⁺ y la cosubstitución de Lu³⁺ para formar soluciones sólidas (Lu_2+zCa_1-zAl_4+zGe_1-zO₁₂:Cr3+).
• Fabricación y ensayo de LEDs NIR utilizando los fósforos optimizados.

Principales resultados:

• Lu₂CaGa₄GeO₁₂:Cr³⁺ exhibió la emisión más intensa entre los compuestos Ln sintetizados.
• El reemplazo de Ga3+ por Al3+ aumentó significativamente la intensidad de emisión (3,69 veces) pero redujo la estabilidad térmica.
• Un nuevo diseño de solución sólida (Lu_2+zCa_1-zAl_4+zGe_1-zO₁₂:Cr³⁺) logró un apagado térmico cercano a cero, manteniendo ~ 100% de intensidad de emisión a 423 K para z=0.3.
• Los LED NIR fabricados con estos fósforos demostraron un rendimiento prometedor.

Conclusiones:

• La estrategia de cosubstitución aborda efectivamente la compensación entre la intensidad de emisión y la estabilidad térmica en los fósforos NIR.
• Los fósforos desarrollados Lu_2+zCa_1-zAl_4+zGe_1-zO₁₂:Cr³⁺ exhiben una estabilidad térmica excepcional y una alta eficiencia luminosa.
• Estos fósforos tienen un potencial significativo para aplicaciones en tecnologías de detección no destructiva y de visión nocturna.