レシオメトリックルミネッセンスサーモメトリーのためのディフェクトの実装

Implementing Defects for Ratiometric Luminescence Thermometry.

• Joanna Drabik
• Karolina Ledwa
• Łukasz Marciniak

抄録

遠距離での温度読み取りを可能にする発光温度計において、測定や材料の可能性を広げる新たなソリューションを提案することが重要な課題となっています。これらのニーズに応えるため、酸化イットリウム YO および酸化ルテチウム LuO のナノ結晶蛍光体において、励起波長 266 nm で 3 価のテルビウム Tb ドーパントイオンの温度依存発光を記録しました。温度とともに減少する強度の信号は、Ｄ→Ｆの発光バンドに対応する範囲でモニターされた。一方、543nmの励起で得られた欠陥発光強度は、高温で大きく増加することがわかった。同じスペクトル範囲におけるこれら2つの信号の反対の熱的単調性により、YO:TbおよびLuO:Tbナノ結晶に対して、それぞれ4.92%/°Cおよび2%/°Cという高い相対感度を持つシングルバンドレシオメトリック発光温度計を開発することができました。本研究は、無機蛍光体の欠陥発光を利用した発光温度計の最初の報告である。

In luminescence thermometry enabling temperature reading at a distance, an important challenge is to propose new solutions that open measuring and material possibilities. Responding to these needs, in the nanocrystalline phosphors of yttrium oxide YO and lutetium oxide LuO, temperature-dependent emission of trivalent terbium Tb dopant ions was recorded at the excitation wavelength 266 nm. The signal of intensity decreasing with temperature was monitored in the range corresponding to the D → F emission band. On the other hand, defect emission intensity obtained upon 543 nm excitation increases significantly at elevated temperatures. The opposite thermal monotonicity of these two signals in the same spectral range enabled development of the single band ratiometric luminescent thermometer of as high a relative sensitivity as 4.92%/°C and 2%/°C for YO:Tb and LuO:Tb nanocrystals, respectively. This study presents the first report on luminescent thermometry using defect emission in inorganic phosphors.