近日，物理科学与信息工程学院张栋副教授课题组在用荧光光谱表征同构异质体系中界面扩散及荧光温度计灵敏度研究方面取得新进展，研究成果以“Multimode fluorescence intensity ratio thermometer based on synergistic luminescence from Eu³⁺ to Mn⁴⁺ of SrTiO₃:Eu³⁺-ZnTiO₃:Mn⁴⁺ nanocomposites”（《基于SrTiO₃:Eu³⁺-ZnTiO₃:Mn⁴⁺纳米复合材料Eu³⁺-Mn⁴⁺协同发光的多模荧光光谱强度比温度计》）为题发表于《Ceramics International》（《国际陶瓷》，中科院1区Top期刊），2020级光电信息科学与工程专业本科生袁骏为第一作者，赵国帅为第二作者，张栋副教授为通讯作者，聊城大学为唯一署名单位。光电信息科学与工程专业为我院2019年新设专业，主要培养可从事光电功能材料与器件、传感技术与器件、激光技术和光电信息检测等领域的产品设计制造与应用等工作的高素质应用型工程技术人才。

界面扩散是影响光电材料与器件物理特性的重要因素，也是当前科学研究中的难点和热点。混合荧光材料具有低成本、灵敏度高等特点，但是针对异质或异构晶粒界面在高温下的扩散对器件温度灵敏度影响的研究较为匮乏。课题组研究人员在SrTiO₃:Eu³⁺-ZnTiO₃:Mn⁴⁺体系中，利用Eu³⁺的电偶极子跃迁⁵D₀-⁷F₂和磁偶极子跃迁⁵D₀-⁷F₁对晶体场变化敏感性的差异，对该结构高温下离子的界面扩散过程、以及界面扩散对荧光温度计灵敏度和稳定性的影响进行了系统的研究。通过晶体场的计算，Mn⁴⁺在钙钛矿结构中处于弱晶体场，其发光为⁴T_2g→⁴A_2g能级跃迁，而在钛铁矿结构中为强晶体场，其发光为²E_g→⁴A_2g能级跃迁，其荧光强度的温度差异保证了3.3 %K^-1的高温度灵敏度和0.02 K的高温度分辨率，界面扩散增加了Mn⁴⁺的局域非对称性，使最高温度灵敏度由3.1 %K^-1增加为3.3 %K^-1,该成果为异质或异构高灵敏度荧光温度计的优化提供了理论依据和技术支持。

图1 SrTiO₃:Eu³⁺-ZnTiO₃:Mn⁴⁺体系的PL谱、PLE谱和Tanabe-Sugano图。

该项工作得到了山东省自然科学基金和聊城大学博士启动基金等项目的资助。

理工学院历来重视本科生教育，近年来一直在探索“多样化”培养模式改革，将为学生提供应用实践和科研训练作为一项重要举措，让学生能够基于自身专业和兴趣，进一步拓宽视野，提升自身的综合竞争力，近期所取得的成果是对学院前期工作的肯定，为学院和学校进一步推进本科生“科研启蒙”以及“多样化”培养模式改革提供实践性的依据。

成果链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.02.136

(审稿：刘才龙)