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Yb/Er/Tm tri-doped Na3ZrF7 upconversion nanocrystals for high performance temperature sensing

DOI:10.1016/j.jlumin.2019.01.024 期刊:Journal of Luminescence 出版年份:2019 更新时间:2025-11-14 17:04:02
摘要: Non-contact optical thermometry based on fluorescence intensity ratio (FIR) technique has been widely researched over the past few decades. However, the reported systems exhibit two important shortcomings including the existence of a few interferential signals in addition to the required spectral bands for FIR and the absence of internal standard for reference signal. Herein, only two emission bands of Er3+: 4F9/2→4I15/2 (~673 nm) and Tm3+: 3H4 → 3H6 (~800 nm) are achieved in Yb/Er/Tm tri-doped Na3ZrF7 nano-system. Moreover, the upconversion (UC) emission intensity of Er3+ keeps unchanged with the rising of temperature, which is applied as reference signal; while that of Tm3+ enhances evidently, which is applied as temperature signal. The calculated maximum absolute temperature sensitivity (Sa) and relative temperature sensitivity (Sr) are 0.17 K-1 at 393 K and 1.76 %K-1 at 313 K, respectively.
作者: Han Xia,Lei Lei,Jienan Xia,Youjie Hua,Degang Deng,Shiqing Xu
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To develop a high-performance temperature sensing material using Yb/Er/Tm tri-doped Na3ZrF7 nanocrystals with self-reference capability and minimal interferential signals.

The Yb/Er/Tm tri-doped Na3ZrF7 nanocrystals provide a novel noiseless temperature sensor with high sensitivity (Sa up to 0.17 K-1 and Sr up to 1.76 %K-1), outperforming many reported systems. The unchanged Er3+ emission serves as a reliable internal standard, enabling accurate temperature measurement with minimal interference. Future work should focus on biomedical applications and further optimization of material properties.

The study is limited to a specific temperature range (313-473 K) and may not cover extreme conditions. The sensitivity could be affected by particle size and doping variations, and the method requires precise control of synthesis parameters. Potential optimizations include extending the temperature range and improving material stability.

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