一种蓝光激发高效宽带短波红外发光材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于短波红外发光材料技术领域，涉及一种高效宽带短波红外发光材料及制备方法和应用。宽带短波红外发光材料包括：Mg1‑

【技术实现步骤摘要】
一种蓝光激发高效宽带短波红外发光材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于短波红外发光材料
，涉及一种高效宽带短波红外发光材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]短波红外光(SWIR，波长范围900
–
1700nm)，具有肉眼不可见、高穿透能力、在生物组织中低吸收和低光散射等优点，因此被广泛的应用于成分分析、生物医疗、夜视监控和信息隐藏等领域。目前，可以产生短波红外光的光源主要包括钨丝灯、卤素灯以及超连续谱激光器等。但是它们存在体积大、寿命短、效率低和工作温度高的固有缺点，极大地限制了其在日常生活中的多样化应用。同时，InGaAs短波红外发光二极管(LED)具有效率高、寿命长和尺寸小等优点，然而窄的发射带(半高宽<50nm)也使其难以满足短波红外光谱检测应用的要求。与上述传统的短波红外发光光源相比，基于目前成熟的白光LED技术，荧光粉转换短波红外LED具有高输出功率、高效率、长寿命和尺寸小等优点，被认为是新型固态短波红外光源的理想选择。然而，探索可吸收可见光(特别是蓝光)且可发射宽带短波红外光的高效无机荧光粉仍然是一项具有挑战性的工作。
[0004]三价铬离子(Cr
3+
)作为一种优秀的近红外(NIR)发光中心正引起了广大研究者的兴趣和关注。当Cr
3+
>离子处于不同的晶体场环境中，会展示出不同的发光性能，这主要归因于2E
→4A2和4T2→4A2不同的能级跃迁机制。因此在不同的基质材料中，可以分别实现700到1000nm左右的主峰发射。经过近几年的深入研究，已经有很多宽带发射和高发光效率的Cr
3+
掺杂近红外发光材料被报道，并展示了其在高效近红外发光二极管中的潜在应用。然而，Cr
3+
掺杂近红外发光材料最佳发射峰位置通常都小于1100nm，发射区域很难完全覆盖整个短波红外光区，这也限制了其在SWIR光谱学中的应用。与此同时，二价镍(Ni
2+
)离子掺杂的发光材料可以产生＞1200nm的宽带发射，然而单掺Ni
2+
的发光材料激发带一般位于近紫外和红光区域，无法与商业蓝光芯片适配组装。因此，通过Cr
3+
向Ni
2+
的能量传递有望可以实现蓝光激发的高效短波红外发光材料。但是，Cr
3+
/Ni
2+
共掺杂的高效宽带短波红外发光材料的研究和应用进展相当缓慢，仍无法满足短波红外光谱
的应用需求。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的Cr
3+
掺杂近红外发光材料存在发射波长短(发射峰值小于1100nm)、发射半峰宽小(发射峰半峰宽小于200nm)以及Ni
2+
掺杂发光材料在蓝光区吸收弱等问题，本专利技术提出一种蓝光激发高效宽带短波红外发光材料及制备方法和应用，该短波红外发光材料可被蓝光高效激发，主要发射区域位于900
‑
1600nm的宽带短波红外光区，发光峰值位于～1260nm，最佳激发位于400
–
480nm之间。
[0006]具体地，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0007]在本专利技术第一方面，本专利技术提出一种宽带短波红外发光材料，包括：
[0008]MgGa2O4:xCr
3+
,yNi
2+
，其中0<x≤20％，0＜y≤20％，x，y分别为Cr和Ni占MgGa2O4的摩尔百分比。
[0009]在本专利技术第二方面，本专利技术提出一种宽带短波红外发光材料的制备方法，包括如下步骤：将物料混合，然后进行高温烧结，得到宽带短波红外发光材料。
[0010]在本专利技术的第三方面，本专利技术提出一种宽带短波红外LED器件，至少包含发光光源和荧光粉，所述荧光粉至少包括所述的一种宽带短波红外发光材料。
[0011]本专利技术一个或多个实施例具有以下有益效果：
[0012](1)本专利技术制备的材料在蓝光(最佳激发峰值～420nm)和黄光(最佳激发峰值～572nm)激发后均可以在短波红外区(900
–
1600nm)产生宽带光发射，发光峰值位于～1260nm处。
[0013](2)本专利技术制备的离子掺杂发光材料，Cr占据基质晶格中Ga的晶体学位置，Ni占据基质晶格中Mg的晶体学位置。
[0014](3)本专利技术制备的宽带短波红外发光材料，不仅物相纯度高，结晶性能好，短波红外发光强度高，而且制备方法简单易行，对设备要求低，不需要气氛保护，无副产物，适合大规模工业化生产，具有良好的应用前景。
[0015](4)本专利技术制备的短波红外LED器件，制备方法简单，可在不同电流下发出强度不同的短波红外光，用于夜视照明、光学防伪、光学相干断层扫描成像、生物医学和短波红外光谱学技术等领域。
附图说明
[0016]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施方案，其中：
[0017]图1为本专利技术实施例1制备的宽带短波红外发光材料的X射线衍射图谱；
[0018]图2为本专利技术实施例1制备的宽带短波红外发光材料的激发光谱和发射光谱；
[0019]图3为本专利技术实施例2制备的宽带短波红外发光材料的激发光谱和发射光谱；
[0020]图4为本专利技术实施例3制备的宽带短波红外发光材料的激发光谱和发射光谱；
[0021]图5为本专利技术实施例3制备的宽带短波红外LED器件；
[0022]图6为本专利技术实施例3制备的宽带短波红外LED器件在不同电流下的发射光谱；
[0023]图7为本专利技术实施例4制备的宽带短波红外发光材料的激发光谱和发射光谱；
[0024]图8为本专利技术实施例5制备的宽带短波红外发光材料的激发光谱和发射光谱；
[0025]图9为本专利技术实施例6制备的宽带短波红外发光材料的激发光谱和发射光谱。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
[0027]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0028]鉴于现有宽带短波红外发光材料种类少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带短波红外发光材料，其特征在于，所述宽带短波红外发光材料为Mg1‑
y
Ga2‑
x
O4:xCr
3+
,yNi
2+
，其中0<x≤20％，0＜y≤20％，x，y分别为Cr和Ni占MgGa2O4的摩尔百分比。2.根据权利要求1所述宽带短波红外发光材料，其特征在于，0.5％≤x≤5％，1％＜y≤5％；优选地，1％≤x≤3％，进一步优选为2％；优选地，1％≤y≤3％，进一步优选为2％。3.根据权利要求1所述的宽带短波红外发光材料，其特征在于，所述宽带短波红外发光材料选自Mg
0.995
Ga
1.98
O4:2％Cr
3+
,0.5％Ni
2+
、Mg
0.99
Ga
1.98
O4:2％Cr
3+
,1％Ni
2+
、Mg
0.98
Ga
1.98
O4:2％Cr
3+
,2％Ni
2+
、Mg
0.95
Ga
1.98
O4:2％Cr
3+
,5％Ni
2+
、Mg
0.93
Ga
1.98
O4:2％Cr
3+
,7％Ni
2+
和Mg
0.90
Ga
1.98
O4:2％Cr
3+
,...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁延杰，苗世海，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：