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大连民大董斌教授&北航郭林教授最新Nature Communications:基于Er3+长寿命的高效近红外二区响应上转换发光

日期: 2022-11-12
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上转换发光材料已被广泛应用于信息安全、三维显示、高分辨成像及光通信等领域,目前最高效的商业稀土上转换发光材料(NaYF4:Yb,Er)被发现至今已有50余年,但有效激发波长一直局限于980 nm,如何发展长波长激发高效上转换发光材料成为困扰研究者半个多世纪的难题。

近日,大连民族大学董斌教授团队和北京航空航天大学郭林教授合作在稀土上转换发光研究领域取得突破性进展,相关成果以“Towards highly efficient NIR II response up-conversion phosphor enabled by long lifetimes of Er3+”为题发表在国际顶级期刊Nature Communications上,大连民族大学为第一完成单位,殷秀梅博士和徐文教授为论文共同第一作者,董斌教授、罗昔贤教授和北京航空航天大学郭林教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、辽宁省兴辽英才计划、辽宁省和大连市科技项目的支持。

主要贡献:突破传统稀土上转换发光材料激发波长受限、发光效率低的瓶颈

针对长期以来上转换发光材料激发波长受限且发光效率低的瓶颈问题,通过选取声子能量低、晶格对称性低、共价性强的层状三元稀土硫化物作为基质,利用该材料体系中Er离子4I15/2-4I13/2跃迁吸收截面大、4I9/2能级寿命长(~10 ms)的双重优点,发明了基于Er离子自敏化上转换发光的新技术,发现了低光子能量激发实现高效稀土上转换发光的新方法。团队成功研发出C波段激光(1532 nm)激发的高效稀土上转换发光材料(NaYS2:Er),该材料的发光亮度、光谱稳定性、热稳定性均优于商业NaYF4:Yb,Er,在窄带光探测及无源水下光通信等领域显示出极强的应用潜力。此外,由于C波段位于人眼安全波长,采用该波段激发光源可显著提升安全性,降低应用场合的防护等级,从而大幅减少应用成本,有望全方位升级取代目前商用的NaYF4:Yb,Er,进一步拓展材料应用空间。

 

大连民大董斌教授&北航郭林教授最新Nature Communications:基于Er3+长寿命的高效近红外二区响应上转换发光


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