近紅外（NIR）光源在生物成像、醫(yī)療、食品分析和機(jī)器視覺中起著至關(guān)重要的作用。

在此，來自廈門大學(xué)等單位的研究人員通過占位工程報(bào)告了BaMgAl10O17:Cr3+（BAM:Cr3+）中不尋常的寬帶近紅外發(fā)射。通過控制Cr3+在兩個(gè)不同Al位上的占據(jù)率，可以調(diào)整BAM:cr3+的發(fā)射最大帶寬和光譜帶寬。最佳BAM:0.2Cr3+熒光粉具有銳利的線譜（λem=696nm）和以762nm為中心的寬帶發(fā)射，具有約94%的內(nèi)部量子效率（IQE）。通過將藍(lán)色激光二極管與BAM:Cr3+玻璃熒光粉（PiG）組合，演示了一個(gè)原型近紅外光源，并顯示了由100mW藍(lán)色激光二極管驅(qū)動(dòng)時(shí)的近紅外光輸出功率為3.4mW。相關(guān)論文以題目為“Broadbandnear-infraredphosphorBaMgAl10O17:Cr3+realizedbycrystallographicsiteengineering”發(fā)表在ChemicalEngineeringJournal期刊上。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721008135?via%3Dihub

NIR光譜（NIRS）是一種快速、無損的分析表征工具，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)、制藥、食品工業(yè)、機(jī)器學(xué)習(xí)和無創(chuàng)健康監(jiān)測領(lǐng)域。目前使用的近紅外光譜通常是一種昂貴的實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式儀器。相比之下，新一代NIRS設(shè)備的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)便攜式分析和“民主化”。這種普遍的可訪問性促使了智能設(shè)備（即手機(jī)和手表）與NIRS相結(jié)合的想法（例如，將NIRS集成到智能手機(jī)中，用于日常生活中的食品檢測），從而促進(jìn)了對(duì)小型寬帶NIR光源的巨大需求。與傳統(tǒng)的近紅外光源（即鹵鎢燈和氙燈）相比，近紅外熒光轉(zhuǎn)換器件具有更緊湊的結(jié)構(gòu)、更長的壽命和合適的發(fā)射光譜，使其成為理想的近紅外光源。因此，制造這種類型的近紅外發(fā)光二極管的第一步是開發(fā)高效寬帶近紅外熒光粉。

具有3d3電子配置的Cr3+被認(rèn)為是理想的NIR激活劑候選，因?yàn)樗哂猩罴t色到NIR發(fā)射，這取決于晶體場強(qiáng)度。到目前為止，有幾種***可以獲得寬帶近紅外熒光粉，如晶體場工程、能量轉(zhuǎn)移和多晶位占據(jù)。有學(xué)者通過晶體場工程獲得了Y3-xCaxAl5-xSixO12:Cr3+中的寬帶近紅外發(fā)射，半高寬（FWHM）為160nm。也有研究人員利用Cr3+和Yb3+之間的能量轉(zhuǎn)移，制備了具有320nm大帶寬的近紅外熒光粉Ca2LuZr2al3O12:Cr3+，Yb3+。另有學(xué)者報(bào)道了La3Ga5GeO14中Cr3+的兩個(gè)不同發(fā)光中心，這有助于形成330nm的相當(dāng)大的半高寬。受LMGO:cr3+結(jié)果的啟發(fā)，作者嘗試通過多晶位工程，利用高溫固相反應(yīng)***來拓寬BAM:xcr3+的發(fā)射光譜。結(jié)果表明，當(dāng)Cr3+濃度增加到x=0.2（即2mol%）時(shí)，BAM:Cr3+熒光粉在650-1050nm的近紅外區(qū)顯示出顯著的寬帶發(fā)射，半高寬為92.6nm。與低Cr3+濃度的樣品相比，Cr3+濃度的變化導(dǎo)致半高寬增加近10倍。（文：愛新覺羅星）

圖1（a，e）BAM:0.2Cr3+的TEM圖像；（b-d，f-i）BAM:0.2cr3+粒子的SEM圖像和Ba、Mg、Al、O和Cr的對(duì)應(yīng)元素映射；（j）BAM:0.2Cr3+的XPS光譜顯示了全掃描調(diào)查，以及Ba-3d、Mg-1s、O-1s、Al-2p和Cr-2p元素的。

圖2（a）BAM:0.005Cr3+和BAM:0.2Cr3+的發(fā)光光譜（b）BAM:xCr3+的發(fā)光光譜。（c）BAM:0.005cr3+和（d）BAM:0.2cr3+在399nm激發(fā)下的衰減時(shí)間曲線。（e）八面體對(duì)稱d3電子構(gòu)型的Tanabe-Sugano圖和BAM中Cr1和Cr2離子之間的（f）能量轉(zhuǎn)移.

圖3（a）由藍(lán)色LD驅(qū)動(dòng)的NIR照明設(shè)備的光譜。插圖顯示了關(guān)閉和打開電源時(shí)近紅外光源的照片。（b）含有枸杞的瓶子的可見光和近紅外圖像，由自然光和近紅外光照明。對(duì)圖像進(jìn)行傅里葉變換。

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