晶场调控与表面等离激元协同增强稀土掺杂荧光材料量子剪裁发光特性

全讯白菜网王军团队研究进展：晶场调控与表面等离激元协同增强稀土掺杂荧光材料量子剪裁发光特性

近日，7003全讯白菜网址王军教授与郑标博士报道了通过晶场调控与表面等离激元协同增强稀土掺杂荧光纳米材料NaBaPO₄:Er³⁺的量子剪裁发光现象，赋予该材料良好的近红外发光性能，在提高太阳能电池光转换效率方面具有应用前景。这一成果以“Simultaneous enhancement of quantum cutting luminescence in Er-doped NaBaPO₄ phosphors by crystal field control and plasmonic modulation”为题发表在《Ceramics International》杂志上。

图1．晶场调控增强NaBaPO₄:2.5%Er³⁺, x%Li⁺量子剪裁发光光谱

（a）近红外发射光谱（λ_ex=377nm）,（b）可见激发光谱（λ_em=1534nm）

图1．表面等离激元增强NaBaPO₄:2.5%Er³⁺, 9%Li⁺, x%Ag量子剪裁发光光谱

（a）近红外发射光谱（λ_ex=377nm）,（b）可见激发光谱（λ_em=1534nm）

本工作中，我们采用高温固相法合成了一系列掺杂不同Li⁺浓度的NaBaPO₄:Er³⁺发光材料，XRD表征和Judd-Ofelt理论计算表明，Li⁺的引入使NaBaPO₄晶体结构产生晶场畸变，能够增强Er³⁺的辐射跃迁速率，实现对NaBaPO₄:Er³⁺量子剪裁发光的增强。在此基础上，在NaBaPO₄:Er³⁺,Li⁺发光材料表面修饰不同浓度银纳米颗粒，FDTD理论模拟表明，银纳米颗粒具有的局域场增强效应，能够提高Er³⁺的激发速率，进一步增强NaBaPO₄:Er³⁺,Li⁺的量子剪裁发光。该材料在提高锗基太阳能电池光电转换效率方面具有应用前景，同时，本研究有望为量子剪裁发光的增强研究提供一种新思路。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.06.233