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Bandgap engineering—Influence of the evolution of (Zn/Mg)Al2O4:Cr3+ spinel phosphors on the photoluminescence properties

光致发光 荧光粉 尖晶石 发光 铝酸盐 八面体 材料科学 带隙 晶场理论 矿物学 离子 晶体结构 分析化学(期刊) 冶金 结晶学 化学 光电子学 色谱法 有机化学 水泥
作者
Ming Qiang,Xiaomeng Yin,Yang Tang,Xueke Xu,Hui Lin,Dawei Zhang
出处
期刊:Journal of the American Ceramic Society [Wiley]
卷期号:107 (6): 4197-4208 被引量:2
标识
DOI:10.1111/jace.19728
摘要

Abstract As a luminescent center ion in materials for deep red and near‐infrared light, Cr 3+ has been extensively studied in octahedral host materials. In this study, using zinc aluminate (ZnAl 2 O 4 ) and magnesium aluminate (MgAl 2 O 4 ) spinels with abundant octahedra as substrates, a series of Zn 1− x Mg x Al 2 O 4 :0.5%Cr 3+ ( x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1) fluorescent powders were first prepared via a high‐temperature solid‐state method. The influence of different Mg/Zn ratios on (Zn/Mg)Al 2 O 4 :0.5%Cr 3+ optical properties was thoroughly explored. Experimental results show that an increase in the Mg/Zn ratio reduces the crystal field strength ( D q ) and leads to distortion of the [AlO 6 ] octahedra, resulting in broadening of the photoluminescence emission spectrum. Furthermore, the addition of Mg gradually reduces the formation of inverse spinel. An appropriate Mg/Zn ratio can improve luminescent intensity and quantum efficiency. In summary, this paper, through bandgap engineering by adjusting the Mg/Zn ratio, provides a detailed account of the changes in optical properties and the underlying mechanisms during the transition from ZnAl 2 O 4 :0.5%Cr 3+ to MgAl 2 O 4 :0.5%Cr 3+ spinels. It offers valuable insights for further research on the practical applications of Cr 3+ in areas such as lighting displays and bioimaging.
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