高感度LiCaLa ((MoO₄) ₃:Er³⁺/Yb³⁺の上下変換光発光に基づく二次モード光学温度計

科学分野:

• 材料科学
• 発光と光譜
• ナノテクノロジー

背景:

• 光発光を用いた光学温度計は,様々な用途における正確な温度測定に不可欠である.
• ダウンコンバーション (DC) とアップコンバーション (UC) のメカニズムを単一の材料に統合することで,柔軟性と精度を高め,デュアルモードセンシング機能を提供します.
• LiCaLa ((MoO4) 3) ホストマトリクスは,発光アプリケーションの可能性がありますが,温度測定特性についてはさらなる調査が必要です.

研究 の 目的:

• Er3+とYb3+を併用したLiCaLa ((MoO4) 3) の二重モード温度測定性能を調査する.
• この新しい宿主マトリックスにおける同時DCとUCベースの温度計の振る舞いを実証する.
• 正確で堅固な光学温度感知のためのこれらのフォスファーの可能性を評価する.

主な方法:

• 固体反応経路を用いて,Er3+ (0.02) とYb3+ (0.15) と共ドーピングされたLiCaLa(MoO4) 3の合成.
• X線微分法 (XRD) とスキャニング電子顕微鏡 (SEM) を用いた構造的および形態学的性質の特徴化.
• 紫外線 (325 nm) と近赤外線 (980 nm) 刺激下で光発光 (PL) スペクトロスコピーによる光学特性分析.
• Er3+の非熱結合レベル (NTCL) を利用した二モード光学温度測定アプローチの実施.

主要な成果:

• 純粋なモノクリニックLiCaLa (MoO4) 3相はXRDによって確認された.
• 紫外線刺激下でのEr3+からの緑色のDC放射と,NIR刺激下での強い緑色のUC発光が観察された.
• Yb3+との共用ドーピングは,DCとUCの両方の放出強度を大幅に高めました.
• デュアルモード温度計は300Kで1.2%K−1 (DC) と2.1%K−1 (UC) の相対感度 (Sr) を達成した.
• 最大絶対感度 (Sa) は13. 6 × 10−3 K−1 (DC) と25 × 10−3 K−1 (UC) で510Kに達した.
• 温度解像度は0.313K以下の不確実性 (δT) を示した.

結論:

• 合成されたLiCaLa(MoO4)3:Er3+,Yb3+は,有望な二次モード温度測定行動を示しています.
• この材料は,正確で堅固な光学温度センサーアプリケーションに適しています.
• この研究は,この特定の宿主マトリックスにおける同時DCおよびUC温度測定の最初の報告です.