Видимое и ближнее инфракрасное излучение в фосфоре Ba3Sc4O9:Bi: исследование изменения валентности висмута

Материалы с люминесценцией, активируемые висмутом (Bi), привлекают большое внимание благодаря настраиваемым широким спектрам излучения от видимого до ближнего инфракрасного (NIR) диапазона. Тем не менее остается проблемой регулирование валентного состояния Bi и получение NIR-излучения простым способом. В настоящей работе представлены разработка и синтез фосфоров Ba3Sc4O9:Bi, которые одновременно излучают в видимом и NIR-диапазонах даже при приготовлении на воздухе. Механизм саморедукции ионов Bi3+ в Ba3Sc4O9 с жесткой кристаллической структурой иллюстрируется на основе модели компенсации заряда, а сосуществование различных активных центров Bi — Bi3+ для видимого излучения и Bi+ и Bi0 для NIR-излучения — подтверждено спектроскопическими данными и анализом методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). Усиление NIR-излучения дополнительно достигнуто путем контролируемой восстановительной обработки, и соответствующий механизм также прояснен. Эта работа открывает новый путь контроля валентности висмута и настройки излучения материалов на основе Bi для перспективных фотонических применений.