经火焰法制备的Cr3+掺杂Ga2O3纳米颗粒：用于低温温度测量和近红外发光二极管

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Flame-Made Cr3+-Doped Ga2O3 Nanoparticles Toward Cryogenic Thermometry and Near-Infrared LEDs

Ga?O?纳米颗粒通过火焰喷雾热解法合成并掺杂Cr3+，实现近红外发光特性，在83-213 K温度范围内展现3.35%K?1的高灵敏度比率测温性能，并成功应用于NIR phosphor-converted LED和夜视、防伪检测。

　　

作为一种新兴的超宽带隙半导体，Ga₂O₃纳米颗粒（NPs）因其优异的热稳定性和化学稳定性而在多个领域受到了广泛关注。传统的Ga₂O₃纳米颗粒合成方法（如高温固态反应和水热法）存在一些挑战，包括复杂的工艺流程、较低的可扩展性以及难以制备大粒径的颗粒。在本研究中，我们采用了一种简单的方法，通过火焰喷雾热解法制备出相纯的纳米级Ga₂O₃纳米颗粒，并对其进行退火处理。通过将三价铬离子（Cr³⁺）掺入Ga₂O₃纳米颗粒中，使其表现出强烈的近红外（NIR）发光特性，尤其是与⁴T₂ → ⁴A₂和²E → ⁴A₂跃迁相关的R线。由于这些跃迁的能量差较小，它们对低温环境非常敏感。所制备的Ga₂O₃纳米颗粒在83–213 K的温度范围内表现出优异的比率温度计性能，在83 K时基于玻尔兹曼分布测得的相对灵敏度达到3.35% K^–1。此外，利用掺铬的Ga₂O₃纳米颗粒，并结合蓝色LED芯片作为激发源，成功制备出高效的光致发光磷光转换LED（pc-LED）器件。这种NIR pc-LED被应用于夜视照明和防伪检测领域。