Emisión eficiente de ancho de banda en el infrarrojo cercano en el fosfato GaTaO4:Cr3+

Resumen Los materiales emisores de ancho de banda eficiente en el infrarrojo cercano (NIR) con un pico de emisión centrado por encima de 830 nm son cruciales para las tecnologías de espectroscopia NIR basada en inteligentes. Sin embargo, el desarrollo de estos materiales sigue siendo un desafío significativo. En este trabajo, se aplican una serie de reglas de diseño basadas en métodos computacionales y análisis cristalográfico-empírico para identificar un nuevo fosfato sustituido por Cr3+. El compuesto GaTaO4:Cr3+ que surgió de este estudio se basa en la alta rigidez estructural del material, un entorno electrónico adecuado y un acoplamiento electrón-fonón relativamente débil. Irradicar este nuevo fosfato con luz azul de 460 nm genera una emisión NIR de ancho de banda (λem,max = 840 nm) que cubre la región de 700–1100 nm del espectro electromagnético con un ancho a la mitad del máximo de 140 nm. La fase tiene un alto rendimiento cuántico interno del 91% y una excelente estabilidad térmica, manteniendo el 85% de la intensidad de emisión a temperatura ambiente a 100 °C. La fabricación de un dispositivo LED de conversión de fósforo muestra que el nuevo compuesto genera una intensa emisión NIR (178 mW a 500 mA) con una eficiencia fotoeléctrica del 6%. Este trabajo no solo proporciona un nuevo material que tiene el potencial para aplicaciones NIR de alta potencia de próxima generación, sino que también resalta un conjunto de reglas de diseño capaces de desarrollar materiales NIR de ancho de banda de longitud de onda larga altamente eficientes.