基于LiYF_(4):Ln^(3+)(Ln=Tb,Dy)和ZnAl_(2)O_(4):Cr^(3+)双晶相玻璃陶瓷的荧光强度比温度传感特性

摘要

采用熔融急冷法在母体玻璃中原位析出四方LiYF_(4)和立方Zn Al_(2)O_(4)两种纳米晶。结构和光谱表征表明Ln^(3+)(Ln=Eu,Tb,Dy)随玻璃原位晶化进入LiYF_(4)晶相,而Cr^(3+)进入ZnAl_(2)O_(4)晶相中,因此发光中心Ln^(3+)和Cr^(3+)实现空间隔离,有效抑制其能量传递,从而同时得到Ln^(3+)和Cr^(3+)的高效发光。此外,利用Ln^(3+)和Cr^(3+)发光对温度的不同响应,实现Ln^(3+)/Cr^(3+)的荧光强度比温度传感。在377 nm波长激发下,Tb^(3+)和Cr^(3+)同时被有效激发,并且Tb^(3+):^(5)D_(4)→^(7)F_(5)和Cr^(3+):2E→4A2能级跃迁强度比呈现出强烈的温度依赖特性,测温相对灵敏度在570 K时达到最大值0.80%·K^(-1);在364 nm波长激发下,Dy^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)和Cr^(3+)离子的^(2)E→4A2能级跃迁强度比随温度变化而剧烈变化,测温相对灵敏度在573 K时达到最大值0.86%·K^(-1)。因此,双晶相玻璃陶瓷可有效隔离Ln^(3+)和Cr^(3+)等不同发光中心,同时实现高效发光,有利于荧光强度比光学测温,同时也拓展了玻璃陶瓷材料的应用。