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“理工振興”學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院發(fā)光與顯示團(tuán)隊(duì)在近紅外LED研究方面取得系列進(jìn)展

2022-04-11

近日，物理學(xué)院發(fā)光與顯示課題組與香港城市大學(xué)王鋒教授團(tuán)隊(duì)合作，在近紅外熒光無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)工作“Rapid Nondestructive Detection Enabled by an Ultra-Broadband NIR pc-LED”以河北大學(xué)為第一單位發(fā)表在《Laser & Photonics Reviews》(2022, 2200012)，索浩博士為該論文的第一作者兼通訊作者，博士研究生王宇為共同第一作者，王志軍教授為共同通訊作者。另外兩項(xiàng)工作“Ultra-Broadband and High Efficiency Near-Infrared Gd₃Zn_xGa_5-2_xGe_xO₁₂:Cr³⁺ (x=0-2.0) Garnet Phosphors via Crystal Field Engineering”和“Highly Efficient and Stable Near-Infrared Broadband Garnet Phosphor for Multifunctional Phosphor-Converted Light-Emitting Diodes”分別發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》(2022, 437, 135346)和《Advanced Optical Materials》(2022, 2200415)，第一作者均為碩士研究生王野，李盼來(lái)教授和王志軍教授為共同通訊作者。

近紅外LED憑借在安全監(jiān)測(cè)、食品安全、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、夜視、光伏領(lǐng)域、醫(yī)療診斷等方面具有許多潛在應(yīng)用而受到廣泛關(guān)注。但是，目前報(bào)道的近紅外發(fā)光熒光粉仍然存在發(fā)光效率低、半峰寬窄、熱穩(wěn)定性差等不足，一定程度上限值了其商業(yè)化應(yīng)用。基于此，發(fā)光與顯示團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一系列具有優(yōu)異發(fā)光和光電轉(zhuǎn)換特性的近紅外發(fā)光材料。通過(guò)陽(yáng)離子取代策略，分別采用Zn²⁺-Ge⁴⁺或Y³⁺-In³⁺代替Gd₃Ga₅O₁₂中的Ga³⁺-Ga³⁺離子對(duì)，獲得了具有高內(nèi)量子效率（81.8%）和高熱穩(wěn)定性（94.1%@375 K）的近紅外發(fā)光材料。通過(guò)調(diào)控能量傳遞過(guò)程，雙鈣鈦礦La₂MgHfO₆:Cr³⁺/Yb³⁺近紅外發(fā)射的內(nèi)/外量子效率、半峰寬和熱穩(wěn)定性得到了顯著提高。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將熒光粉制備成小型近紅外發(fā)光二極管，在植物照明、夜視、生物組織穿透、葡萄糖濃度檢測(cè)方面展現(xiàn)了優(yōu)越的性能。此外，團(tuán)隊(duì)還首次將制備的近紅外LED應(yīng)用于電纜斷點(diǎn)等結(jié)構(gòu)故障方面的快速檢測(cè)，為設(shè)計(jì)寬帶近紅外發(fā)射熒光粉提供了一種新穎的切入點(diǎn)，在工業(yè)檢測(cè)和醫(yī)療診斷的實(shí)際應(yīng)用方面具有指導(dǎo)意義。