新型Mn4+/Er3+共掺杂荧光粉的四模式光学温度传感研究：突破热耦合能级灵敏度极限

本文报道了一种通过高温固相法合成的Ca2YTaO6:Mn4+/Er3+荧光粉，其基于荧光强度比（FIR）和寿命的四模式温度传感机制展现出突破性性能。研究巧妙利用Mn4+的3d3电子构型强热猝灭特性与Er3+热增强跃迁的协同效应，在498 K时实现2.20% K-1的超高相对灵敏度，为多模式光学测温系统设计提供了新范式。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过Mn⁴⁺的强热敏感3d电子与Er³⁺的稳定4f电子协同，开发出具有四重信号输出的光学温度计。当温度升至498 K时，基于Er³⁺:²H_11/2→⁴I_15/2（524 nm）与Mn⁴⁺:²E_g→⁴A_2g（672 nm）发射强度比（FIR）的传感模式，展现出2.20% K^-1的惊人灵敏度——这相当于传统稀土单掺体系的3倍以上！

Crystal structure

通过X射线衍射（XRD）确认了Ca₂YTaO₆（CYT）基质的双钙钛矿结构。有趣的是，Mn⁴⁺像"特洛伊木马"般精准占据Ta⁵⁺位点，而Er³⁺则稳定驻扎在Y³⁺位点，这种"各就各位"的掺杂策略为双发射中心独立调控奠定了基础。

Conclusion

就像为温度测量装上了"四驱系统"，该材料同时具备：①下转换FIR（524/551 nm）、②上转换FIR（524/551 nm）、③跨中心FIR（524/672 nm）、④Mn⁴⁺寿命衰减四种检测模式。特别是Mn⁴⁺发射的"温度计式"骤降与Er³⁺的"阶梯式"增强形成完美互补，这种"冰与火之歌"般的响应特性，使得在高温区（450-500 K）的测温精度达到工业级应用标准。