稀土发光材料及器件研究所在《Laser & Photonics Reviews》上发表学术论文

稀土发光材料及器件研究所在《Laser & Photonics Reviews》上发表学术论文

近日，我院稀土发光材料及器件研究所黄建辉副教授在光学领域权威期刊《Laser & Photonics Reviews》（一区Top，影响因子9.7）发表文章《Energy Transfer Engineering Enables Efficient Near-Infrared Luminescence and Zero-Thermal-Quenching in GAGG: Fe³⁺, Yb³⁺ Phosphors》。论文第一作者为2024级硕士研究生杨怀圳，江西理工大学为第一通讯单位。

图1 期刊论文首页

近红外光源具有穿透性强、肉眼不可见、响应快且对生物组织损伤较小等特点，广泛应用于生物医学成像、防伪、光谱检测及夜视等领域。Fe³⁺激活的近红外荧光粉已经取得了显著研究进展，但如何同时实现高效宽带发射与优异的热稳定性仍面临巨大挑战。

图2 （a）温度依赖性光致发光光谱，插图为900-1010 nm的局部放大图；（b）积分发射强度随温度的变化情况；（c）Fe³⁺与Yb³⁺的积分发射强度；（d）热猝灭活化能（0.55 eV）拟合图；（e）Fe³⁺→Yb³⁺能量转移的示意图；（f）与以报道Fe³⁺激活材料的性能对比

本研究制备了一新型Gd₃Al₄GaO₁₂（GAGG）基Fe³⁺单掺及Fe³⁺/Yb³⁺共掺荧光粉。其中，GAGG:0.01Fe³⁺荧光粉表现出以786 nm为中心，覆盖650-1000 nm的强宽带近红外发射，内量子产率（IQE）高达82.6%，且在420 K时仍能保持室温发光强度的89%。Yb³⁺的引入构建了高效的能量传递通道，使发射光谱进一步拓展至1150 nm，将IQE提升至90.1%，在420 K时的发光强度保持率大幅提升至100.1%。

图3 （a）Yb³⁺的Stark能级劈裂示意图；（b）高斯分峰拟合示意图

   得益于Yb³⁺的Stark能级劈裂及热布居效应，900-1010 nm波段的反常发光增强有效补偿了Fe³⁺发光中心的热猝灭损失，使GAGG: 0.01Fe³⁺,0.15Yb³⁺荧光粉表现出零热猝灭特性。此外，展示了该材料在防伪、夜视照明和无损检测等领域的潜在应用。

论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.72048

文/杨怀圳 图/杨怀圳