【其他论文】增强掺杂 Eu³⁺ 的 β-Ga₂O₃ 微晶的敏感性 (⁵D₀→⁷F₂) 过渡特性

        近期，由印度安那大学的研究团队在学术期刊Journal of Molecular Structure发布了一篇名为Enhanced Hypersensitive (⁵D₀→⁷F₂) Transition Characteristics of Eu³⁺ Doped β-Ga₂O₃ Microrods（增强掺杂 Eu³⁺ 的 β-Ga₂O₃ 微晶的敏感性 (⁵D₀→⁷F₂) 过渡特性）的文章。

摘要

        探索和实现掺杂稀土金属（RE）离子的氧化镓（Ga₂O₃）发光特性对开发光电子器件应用至关重要。本研究采用固态反应法合成了不同浓度（0.1、0.2、0.3、0.5、0.75和1 mol%）掺杂的铕（Eu³⁺）β-Ga₂O₃微米棒。X射线衍射（XRD）和拉曼光谱分析证实了β-Ga₂O₃的单斜晶体结构。随着Eu:β-Ga₂O₃的掺杂，拉曼声子模式的强度减弱并出现峰位偏移。电子显微镜（SEM、TEM）图像显示未掺杂和Eu:β-Ga₂O₃样品的微米棒分布几乎均匀。高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）图像中，平面间距（d=0.290 nm、0.561 nm和0.433 nm）对应于（0 0 4）、（1 0 0）和（1 0 2）晶向，确认了β-Ga₂O₃的单斜结构。元素映射图像显示Ga、O和Eu的分布近乎均匀。紫外-可见漫反射光谱（UV-DRS）显示随着Eu³⁺浓度的增加，带隙显著降低。Eu:β-Ga₂O₃微米棒的发射光谱在612 nm处表现出狭窄的红光发射(⁵D₀→⁷F₂），这与  ⁵D₀→⁷F_j（j = 0、1、2、3）能级有关，该跃迁与Eu³⁺离子在394和465 nm激发下的4f内跃迁相关。红光发射在Eu含量达到0.5 mol.%时增加，而超过0.5 mol.%后，由于多极-多极相互作用导致发射淬灭。计算得出Eu:β-Ga₂O₃（0.5 mol.%）的绝对量子产率（η）为3.82%。采用双指数拟合的发光衰减曲线和平均寿命（τ）发现Eu:β-Ga₂O₃（0.5 mol.%）的τ约为0.172 ms。CIE色度和相关色温分析表明，Eu:β-Ga₂O₃微米棒产生优质色纯度（93%）的红光发射。研究结果表明，Eu:β-Ga₂O₃（0.5 wt.%）微米棒可能成为红光源的潜在候选材料。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.140144