近日，東莞理工學(xué)院電信工程與智能化學(xué)院王紅成教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種同時(shí)兼具高量子效率和超高熱穩(wěn)定性的近紅外發(fā)光材料。該研究在《Laser & Photonics Reviews》（影響因子：9.8，中科院1區(qū)TOP期刊）上發(fā)表題為“Simultaneously Possessing High Quantum Efficiency and Thermal Robustness in a Near-Infrared Emitting ZnAlB(1-x)GaxO4:Cr3+ Phosphor”的研究論文。這篇論文的第一作者林金祥是我校與諾丁漢大學(xué)馬來西亞校區(qū)的聯(lián)合培養(yǎng)博士生，我院光電材料團(tuán)隊(duì)呂偉副研究員和王紅成教授為通訊作者。
近紅外光在夜視、生物成像、監(jiān)測(cè)和檢測(cè)等新領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，其中近紅外熒光轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管被認(rèn)為是理想的光源選擇。作為熒光轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管的核心組成部分，近紅外熒光粉必須具備高量子效率和良好的熱穩(wěn)定性才能實(shí)現(xiàn)最佳性能。然而，如何設(shè)計(jì)和制備同時(shí)滿足這兩項(xiàng)要求的熒光材料，仍是一個(gè)亟待解決的難題。本研究開發(fā)了一種新型的ZnAlB(1-x)GaxO4:Cr3+熒光材料體系，并隨著Ga逐步替換B，在x = 1時(shí)光致發(fā)光性能以及量子效率達(dá)到峰值效率。在進(jìn)一步的研究中，以ZnAlGaO4（ZAGO）為基質(zhì)變動(dòng)Cr3+的摻雜濃度（ZAGO:yCr3+）。系列中隨著Cr3+ 含量的增加，其半峰寬從32 nm 擴(kuò)展至 163 nm。這種現(xiàn)象被歸因于兩種Cr3+ 發(fā)射中心之間的能量轉(zhuǎn)移。特別是在這個(gè)系列中，ZAGO:0.05Cr3+表現(xiàn)出最為優(yōu)異的性能，其內(nèi)量子效率達(dá)到了80%，外量子效率為34%，并且擁有80 nm 的半峰寬。此外，該熒光材料展現(xiàn)了顯著的反溫度猝滅效應(yīng)，在423 K的高溫下展示了125.53%的發(fā)光強(qiáng)度，其突出的熱穩(wěn)定性通過缺陷能級(jí)模型得到了闡釋。基于ZAGO:Cr3+熒光粉制備的近紅外熒光轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管，在植物培育、夜視技術(shù)、無損檢測(cè)以及靜脈成像等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)了極大的應(yīng)用潛力。
該成果為東莞理工學(xué)院國際聯(lián)合培養(yǎng)博士項(xiàng)目成果之一。國際聯(lián)合培養(yǎng)博士項(xiàng)目能讓學(xué)生感受和共享世界知名大學(xué)的優(yōu)質(zhì)教育科研資源，培養(yǎng)學(xué)生國際視野，增加跨文化交流經(jīng)歷，進(jìn)而培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞母咚窖芯可?/span>
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/lpor.202400750
供稿：呂偉；一審：李艷霞；復(fù)審：張兆云；終審：曾鵬舉
