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Photochromism and Long Persistent Luminescence in Pr3+-Doped Garnet Transparent Ceramic via UV or Blue Light Up-Conversion Charging
Advanced Optical Materials ( IF 8.0 ) Pub Date : 2023-01-19 , DOI: 10.1002/adom.202202612 Qiping Du 1 , Jumpei Ueda 1, 2 , Ruilin Zheng 1 , Setsuhisa Tanabe 1
Advanced Optical Materials ( IF 8.0 ) Pub Date : 2023-01-19 , DOI: 10.1002/adom.202202612 Qiping Du 1 , Jumpei Ueda 1, 2 , Ruilin Zheng 1 , Setsuhisa Tanabe 1
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Multifunctional phosphors with photochromism and persistent luminescent (PersL) properties have attracted increasing interest owing to the capability of absorbing the photon energy and trapping the generated carriers via defects. However, the opacity of materials compromises the enhancement of photochromism and PersL properties; besides, the need of high energy excitation light source limits their applicability. To bridge these obstacles, Pr3+-doped Y3Al2Ga3O12 transparent ceramic with in-line transmittance over 80% at 1,800 nm is reported, which exhibits strong red PersL after several minutes UV light or blue light up-conversion charging. The luminance duration time can reach >7 h at 0.32 mcd m−2 threshold value after UV light charging. Interestingly, the phosphor also displays photochromic properties with robust fatigue resistance, i.e., the color changes from light green to red by UV/blue light illumination and is bleached at 300 °C. The nature of trap centers, trapping and detrapping processes is explored based on thermoluminescence and electron spin resonance. Finally, the mechanism of photochromism and PersL is discussed by using vacuum referred binding energy diagram. This work opens new avenues for future research on multifunctional materials and brings potential applications in optical information encryption media and optical sensors.
中文翻译：
通过紫外或蓝光上转换充电在 Pr3+ 掺杂石榴石透明陶瓷中的光致变色和长余辉发光
由于能够吸收光子能量并通过缺陷捕获产生的载流子，具有光致变色和持久发光 (PersL) 特性的多功能荧光粉引起了越来越多的关注。然而，材料的不透明度会影响光致变色和 PersL 特性的增强；此外，高能量激发光源的需要限制了它们的适用性。为了克服这些障碍，据报道，Pr 3+掺杂的 Y 3 Al 2 Ga 3 O 12透明陶瓷在 1,800 nm 处具有超过 80% 的在线透射率，在几分钟的紫外光或蓝光上转换后表现出强烈的红色 PersL收费。亮度持续时间在 0.32 mcd m 时可达 >7 小时-2紫外光充电后的阈值。有趣的是，该荧光粉还显示出具有强大抗疲劳性的光致变色特性，即颜色在 UV/蓝光照射下从浅绿色变为红色，并在 300 °C 下漂白。基于热释光和电子自旋共振探索了陷阱中心、捕获和脱捕获过程的性质。最后，利用真空参考结合能图讨论了光致变色和PersL的机理。这项工作为未来多功能材料的研究开辟了新的途径，并在光学信息加密媒体和光学传感器方面带来了潜在的应用。
更新日期：2023-01-19
中文翻译：
通过紫外或蓝光上转换充电在 Pr3+ 掺杂石榴石透明陶瓷中的光致变色和长余辉发光
由于能够吸收光子能量并通过缺陷捕获产生的载流子，具有光致变色和持久发光 (PersL) 特性的多功能荧光粉引起了越来越多的关注。然而，材料的不透明度会影响光致变色和 PersL 特性的增强；此外，高能量激发光源的需要限制了它们的适用性。为了克服这些障碍，据报道，Pr 3+掺杂的 Y 3 Al 2 Ga 3 O 12透明陶瓷在 1,800 nm 处具有超过 80% 的在线透射率，在几分钟的紫外光或蓝光上转换后表现出强烈的红色 PersL收费。亮度持续时间在 0.32 mcd m 时可达 >7 小时-2紫外光充电后的阈值。有趣的是，该荧光粉还显示出具有强大抗疲劳性的光致变色特性，即颜色在 UV/蓝光照射下从浅绿色变为红色，并在 300 °C 下漂白。基于热释光和电子自旋共振探索了陷阱中心、捕获和脱捕获过程的性质。最后，利用真空参考结合能图讨论了光致变色和PersL的机理。这项工作为未来多功能材料的研究开辟了新的途径，并在光学信息加密媒体和光学传感器方面带来了潜在的应用。
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