基于结构相变和声子能量转移实现的 LiYO2:Nd3+,Yb3+ 双模致发光温度计
材料科学
2025-11-14 v1
摘要
本工作开发了一种通过 ratiometric 和基于寿命的读出策略实现的双模致发光温度计, 其实现依赖于两种热力学驱动效应的共存: LiYO2 中的结构相变以及 Yb3+ 到 Nd3+ 声子能量转移。所示, Yb3+ 离子发射带形状的变化（由相变引起）使得设计出一种最大相对灵敏度 (SR) 为 3.1% K^-1 的比率温度计, 用于掺杂 10% Yb3+ 和 1% Nd3+ 的 LiYO2，在 290 K 时。在 contrast中, 温度依赖的 Yb3+ -> Nd3+ 能量转移促进了基于寿命的温度计开发，最大 SR 为 1.5% K^-1，掺杂 20% Nd3+ 时，在 378 K 时。在两种方法中, 通过调节 Nd3+ 浓度允许调节灵敏度以及最大 SR 出现的温度。通过偏移相变温度和增加 interionic 能量转移概率来实现。值得注意的是, 比率模式和寿命模式对应的最大 SR 的温度范围是不同的, 有效扩大了传感器的热操作窗口。此外, 也证明了掺杂 Nd3+ 和 Yb3+ 的 LiYO2 可用于通过记录两个不同时间门槌下发光强度的比率作为温度传感器。进一步地, 结果确认声子能量转移过程在塑造致发光动力学中占据主导地位, 超过结构相变的影响。总体而言, 本研究确定 LiYO2:Nd3+,Yb3+ 作为多模态致发光温度传感应用的有前景的候选材料。
引用
@article{arxiv.2511.10185,
title = {Dual-Mode Luminescent Thermometry in LiYO2:Nd3+,Yb3+ Enabled by Structural Phase Transition and Phonon-Assisted Energy Transfer},
author = {M. Tahir Abbas and M. Szymczak and D. Szymanski and M. Drozd and G. Chen and L. Marciniak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.10185},
year = {2025}
}