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近日，物理類國際權(quán)威期刊Applied Physics Letters(volume 124, issue 3, 15 January 2024)刊登了物理學(xué)院付浩教授課題組的研究論文《High quenching concentration of the CaLuAlO4:Er3+ upconversion phosphor with short-range energy migration》，經(jīng)編輯精選為當(dāng)期封面文章并作為Featured Article在期刊官網(wǎng)首頁重點(diǎn)展示。碩士研究生羅天為第一作者，付浩教授為該論文的通訊作者，電子科技大學(xué)物理學(xué)院為第一作者單位。

圖1 (a) 期刊封面論文;(b) CaLuAlO4結(jié)構(gòu)及其能量傳遞路徑上的原子排布。

利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光的反斯托克斯效應(yīng)，可以在紅外光激發(fā)下實(shí)現(xiàn)從紫外到近紅外波段良好的發(fā)光，在太陽能電池和生物醫(yī)療等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)發(fā)光，最直接的方式是增加熒光材料中發(fā)光中心的數(shù)量，即提高稀土離子的摻雜濃度來增強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度。然而，過量的摻雜(通常激活劑≥3 at.%)會導(dǎo)致稀土離子間的能量交叉弛豫以及能量傳遞導(dǎo)致的缺陷猝滅，進(jìn)而導(dǎo)致熒光猝滅，即濃度猝滅現(xiàn)象。該研究發(fā)現(xiàn)，采用CaLuAlO4化合物作為上轉(zhuǎn)換基質(zhì)，稀土激活劑Er離子的優(yōu)化濃度可達(dá)30 at.%，高出傳統(tǒng)材料一個數(shù)量級。通過理論計(jì)算和光學(xué)表征發(fā)現(xiàn)，CaLuAlO4基質(zhì)中稀土離子(或離子對)之間分布異類原子且間距大，稀土離子吸收的激活能量遷移困難是實(shí)現(xiàn)高激活劑濃度的根本原因。這項(xiàng)研究對開發(fā)新型高效率上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料具有重要參考價(jià)值。