近日，物理科学与信息工程学院/山东省光通信科学与技术重点实验室张栋副教授团队的研究成果以“A high sensitivity dual-mode optical thermometry based on charge compensation in ZnTiO₃:M (M = Eu³⁺, Mn⁴⁺) hexagonal prisms ”为题发表在国际期刊《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》（中科院二区，影响因子4.098）。2019级硕士研究生祝炳军、2019级本科生杨倩倩和张文洁为文章共同第一作者，崔守鑫副教授、张栋副教授为文章通讯作者，350vip浦京集团(中国)股份有限公司为第一通讯单位。

团队近年针对基于荧光强度比的荧光温度计进行了一系列的研究，该论文主要讨论了Eu³⁺,Mn⁴⁺掺杂ZnTiO₃六棱晶体的结构和荧光特性，并分析了做为温度微探头的可能性。由于Zn²⁺-Eu³⁺替位造成晶体电荷不平衡从而引起发光淬灭行为，通过Al³⁺的掺杂进行电荷补偿，可以降低由于电荷不平衡造成的非辐射跃迁，从而提高发光效率；由于Mn⁴⁺的3d电子对结构对称性和温度的敏感度远高于稀土元素4f电子，在晶体中引入Mn⁴⁺，以红其光发射为读出信号Eu³⁺的荧光为参照信号，Mn⁴⁺的，得到了灵敏度为2.7 %K^-1的高灵敏度荧光温度计，电荷补偿离子Al³⁺的引入降低了荧光强度比，使得最大灵敏度降低到1.75 %K^-1，但是温度测量范围扩大了50 K。为基于过渡金属荧光比例温度计的设计和应用提供了新的方法和思路。

图1 ZnTiO₃:M (M = Eu³⁺, Mn⁴⁺)六棱体的生长机理

图2 Eu³⁺, Mn⁴⁺共掺ZnTiO₃晶体的荧光温度依赖关系

该工作得到了山东省自然科学基金、山东省泰山学者计划、山东省高等学校青创人才引育计划、山东省高等学校青创科技计划等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.saa.2022.121101