Abstract The optical properties of the efficient near-infrared long-persistence phosphors Zn2SnO4: 0.2% Cr3+ spinels were investigated by Yang Li et al. (2015) [1]. These spinels are effective materials to fabricate multi-wavelength, low-cost, NIR phosphorescent phosphors with many potential multifunctional bio-imaging applications. The process of persistent phosphorescence occurs through a delicate interplay between the energy levels of the Cr3+ dopant ions, intrinsic defects and energy bands of the inverse spinel Zn2SnO4 host lattice. To determine the role of the Cr3+ ions in this process, we examines a detailed crystal-field analysis of the visible lines associated to the transitions between the Stark levels of Cr3+ and occupying an Oh site symmetry in Zn2SnO4 single crystals. The theoretical study is based on the Racah tensor algebra methods. With reference to this theoretical analysis, the electronic structure of Zn2SnO4: 0.2% Cr3+ spinels was determined precisely. This study do not confirm the prediction that the band at 330 nm is assigned to the overlap of the 4A2g (4F) → 4T1g (4P) and VB → CB transitions. The band at 330 nm is assigned only to VB → CB transitions. The energy level 4T1g (4P) is located in the conduction band and is not observed experimentally. The band centered at 372 nm is assigned to the transition 4A2g (4F) → CB. This analysis supports also the assumption that the narrow peak located at 702 nm is associated to the 2Eg (2G) → 4A2g (4F) emission. The exploration of the nature of traps and the evaluation of the trap properties are also essential to understanding the phosphorescence phenomenon.

中文翻译：

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用于生物成像应用的具有近红外长余辉磷光的 Zn2SnO4:Cr3+ 磷光体的光学特性

摘要 Yang Li 等人研究了高效近红外长余辉荧光粉 Zn2SnO4: 0.2% Cr3+ 尖晶石的光学性能。(2015) [1]。这些尖晶石是制造多波长、低成本、近红外磷光磷光体的有效材料，具有许多潜在的多功能生物成像应用。持续磷光过程通过 Cr3+ 掺杂离子的能级、本征缺陷和反尖晶石 Zn2SnO4 主晶格的能带之间微妙的相互作用发生。为了确定 Cr3+ 离子在该过程中的作用，我们检查了与 Cr3+ 的斯塔克能级之间的跃迁相关的可见线的详细晶体场分析，并在 Zn2SnO4 单晶中占据 Oh 位点对称性。理论研究基于 Racah 张量代数方法。参考该理论分析，精确确定了 Zn2SnO4：0.2% Cr3+ 尖晶石的电子结构。这项研究没有证实 330 nm 的波段被分配给 4A2g (4F) → 4T1g (4P) 和 VB → CB 跃迁的重叠的预测。330 nm 处的波段仅分配给 VB → CB 跃迁。能级 4T1g (4P) 位于导带内，在实验中未观察到。以 372 nm 为中心的波段分配给过渡 4A2g (4F) → CB。该分析还支持位于 702 nm 处的窄峰与 2Eg (2G) → 4A2g (4F) 发射相关的假设。对陷阱性质的探索和陷阱性质的评估对于理解磷光现象也是必不可少的。精确测定了 Zn2SnO4：0.2% Cr3+ 尖晶石的电子结构。这项研究没有证实 330 nm 的波段被分配给 4A2g (4F) → 4T1g (4P) 和 VB → CB 跃迁的重叠的预测。330 nm 处的波段仅分配给 VB → CB 跃迁。能级 4T1g (4P) 位于导带内，在实验中未观察到。以 372 nm 为中心的波段分配给过渡 4A2g (4F) → CB。该分析还支持位于 702 nm 处的窄峰与 2Eg (2G) → 4A2g (4F) 发射相关的假设。对陷阱性质的探索和陷阱性质的评估对于理解磷光现象也是必不可少的。精确测定了 Zn2SnO4：0.2% Cr3+ 尖晶石的电子结构。这项研究没有证实 330 nm 的波段被分配给 4A2g (4F) → 4T1g (4P) 和 VB → CB 跃迁的重叠的预测。330 nm 处的波段仅分配给 VB → CB 跃迁。能级 4T1g (4P) 位于导带内，在实验中未观察到。以 372 nm 为中心的波段分配给过渡 4A2g (4F) → CB。该分析还支持位于 702 nm 处的窄峰与 2Eg (2G) → 4A2g (4F) 发射相关的假设。对陷阱性质的探索和陷阱性质的评估对于理解磷光现象也是必不可少的。这项研究没有证实 330 nm 的波段被分配给 4A2g (4F) → 4T1g (4P) 和 VB → CB 跃迁的重叠的预测。330 nm 处的波段仅分配给 VB → CB 跃迁。能级 4T1g (4P) 位于导带内，在实验中未观察到。以 372 nm 为中心的波段分配给过渡 4A2g (4F) → CB。该分析还支持位于 702 nm 处的窄峰与 2Eg (2G) → 4A2g (4F) 发射相关的假设。对陷阱性质的探索和陷阱性质的评估对于理解磷光现象也是必不可少的。这项研究没有证实 330 nm 的波段被分配给 4A2g (4F) → 4T1g (4P) 和 VB → CB 跃迁的重叠的预测。330 nm 处的波段仅分配给 VB → CB 跃迁。能级 4T1g (4P) 位于导带内，在实验中未观察到。以 372 nm 为中心的波段分配给过渡 4A2g (4F) → CB。该分析还支持位于 702 nm 处的窄峰与 2Eg (2G) → 4A2g (4F) 发射相关的假设。对陷阱性质的探索和陷阱性质的评估对于理解磷光现象也是必不可少的。能级 4T1g (4P) 位于导带内，在实验中未观察到。以 372 nm 为中心的波段分配给过渡 4A2g (4F) → CB。该分析还支持位于 702 nm 处的窄峰与 2Eg (2G) → 4A2g (4F) 发射相关的假设。对陷阱性质的探索和陷阱性质的评估对于理解磷光现象也是必不可少的。能级 4T1g (4P) 位于导带内，在实验中未观察到。以 372 nm 为中心的波段分配给过渡 4A2g (4F) → CB。该分析还支持位于 702 nm 处的窄峰与 2Eg (2G) → 4A2g (4F) 发射相关的假设。对陷阱性质的探索和陷阱性质的评估对于理解磷光现象也是必不可少的。