[논문]Visible and near-infrared upconversion in α-sialon ceramics

Kshetri, Yuwaraj K.; Joshi, Bhupendra; Kim, Tae-Ho; Lee, Soo W.

doi:10.1039/c6tc05347e

Visible and near-infrared upconversion in α-sialon ceramics

Journal of materials chemistry. C, Materials for optical and electronic devices, v.5 no.14, 2017년, pp.3542 - 3552

Kshetri, Yuwaraj K. (Department of Advanced Materials Engineering) , Joshi, Bhupendra (Department of Environment and Bio-Chemical Engineering) , Kim, Tae-Ho (Division of Mechanics and ICT convergence Engineering) , Lee, Soo W. (Department of Environment and Bio-Chemical Engineering)

Abstract ▼ AI-Helper

α-Sialon ceramics are well known for highly stressed structural engineering applications owing to their inherently outstanding mechanical and thermo-chemical stability. However, the possibilities of the functional applications such as frequency upconversion in α-sialon ceramics have been scarcely investigated. Here, very intense visible and near-infrared frequency upconversion as well as frequency downconversion emissions are reported for the first time in Er3+, Ho3+, and Tm3+ triply doped α-sialon ceramics under 980 nm excitation. α-Sialon ceramics are prepared using a hot press sintering technique. Efficient energy transfer processes between the dopant ions are found to be responsible for the observed emissions. The upconversion process is governed by a two-photon absorption process. The energy transfer efficiency in the triply doped system is 95.8% while that in Er3+/Ho3+ and Er3+/Tm3+ systems is 71.6% and 66.3%, respectively. Triple doping results in the combination of the emission properties found in the co-doped Er3+/Ho3+ and Er3+/Tm3+ systems and it also reveals a cooperative emission behavior which is not possible with only two dopants. These findings open up the possibility of potential application of the Er3+/Ho3+/Tm3+ doped α-sialon ceramic as an optical material in which efficient luminescent properties can co-exist along with the excellent mechanical and thermo-chemical stability.

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