Eu混价共掺杂发光材料用于比例型温度传感

来源：中国科学材料

基于不同价态Eu2+/Eu3+的电子结构和电子晶格相互作用的差异，Eu混价共掺杂发光材料在比例型荧光温度传感领域具有应用潜力。

近日，华南理工大学夏志国教授和张勤远教授等人在Science China Materials上发表研究论文，制备了具有非化学计量的Ca2Al2Si1−xO7:Eu (x = 0.00，0.02，0.04)发光材料，基于Si含量的控制，实现了Eu2+和Eu3+的共存与调控，并提出了2Ca2+ + Si4+ ←→ Eu2+ + Eu3+ + Al3+共取代模型，解释了该体系的晶体结构稳定性与电荷平衡机理。得益于Eu2+和Eu3+发光温度依赖差异大，基于Ca2Al2Si1−xO7:Eu发光材料的温度探针呈现出良好温敏性能，其最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别为0.024 K−1(303 K)和2.46% K−1(443 K)，且信号甄别度高。

图1 (a) Eu2+(550 nm)/Eu3+(703 nm)的FIR与温度之间的关系 。(b) 最大绝对灵敏度和相对灵敏度与温度之间的关系。

通过位形坐标曲线分析，揭示了Eu2+发光表现出强烈温度依赖特性的原因，即：Eu2+离子5d能级上的电子易通Eu2+/Eu3+金属-金属电荷迁移带(IVCT)退激发所致。

图2 Eu2+和Eu3+的位形坐标曲线。

本工作不仅表明Ca2Al2Si1−xO7:Eu有望应用于非接触式温度传感，同时也证明了具有混合价态Eu的发光材料在光学测温中的应用。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2019, doi: 10.1007/s40843-019-1202-x。