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Unlocking Chlorine Oxide‐Based Ultra‐Wideband Near‐Infrared Phosphor and Advancing Spectral Performance via Lattice Engineering

材料科学 荧光粉 红外线的 光电子学 格子(音乐) 氧化物 工程物理 纳米技术 光学 声学 冶金 工程类 物理
作者
Qianqian Zhao,Wenqi Xia,Longsheng Du,Feng Du,Zhihua Leng,Na Wang,Zuobin Tang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202408177
摘要

Abstract Near‐infrared (NIR) phosphor‐converted light–emitting diodes (pc‐LEDs) are increasingly used in night vision, surveillance, and biomedicine. A major challenge is to identify a phosphor that efficiently converts blue light into wideband NIR emission. In this paper, a rare‐earth divalent europium (Eu 2+ )‐activated halogen oxide (Sr 3 GeO 4 Cl 2 ) phosphor is unlocked via a high‐temperature solid‐state reaction. The Sr 3 GeO 4 Cl 2 :Eu 2+ phosphor emits a wide spectrum (500–950 nm) with a peak at 700 nm when excited by 450 nm blue light. Extended X‐ray absorption fine structure (EXAFS) analysis reveals that the NIR emission primarily originates from Eu 2+ ions, and the Eu─O bond length closely resembles the Sr─O bond length. Lattice engineering, specifically Ge/Si cation substitution, increased Eu 2+ incorporation into the crystal lattice, boosting luminescence intensity by 75%–122% and quantum efficiency from 15% to 26%. This is related to the combined effect of reduced non‐radiative energy transfer and changes in the local lattice structure of Eu 2+ . A NIR pc‐LED device using the optimized phosphor showed a photoelectric efficiency of 16.5% and an optical output of 25.07 mW at 100 mA. This study not only explores new Eu 2+ ‐activated NIR phosphors but also highlights the importance of crystal engineering to enhance luminescence properties, guiding future research for efficient NIR pc‐LED development.
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