光子学报  2018, Vol. 47 Issue (8): 0816001  DOI: 10.3788/gzxb20184708.0816001
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引用本文  

王飞. Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)荧光粉的制备和发光性能[J]. 光子学报, 2018, 47(8): 0816001. DOI: 10.3788/gzxb20184708.0816001.
WANG Fei. Preparation and Luminescent Properties of Phosphor Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)[J]. Acta Photonica Sinica, 2018, 47(8): 0816001. DOI: 10.3788/gzxb20184708.0816001.

基金项目

安徽省教育厅重点项目(No.KJ2016A893), 安徽省高校优秀青年人才支持计划项目(No.gxyq2018126), 安徽三联学院科研项目(Nos.KJZD2018004, 2015Z001, 2013Z001), 安徽三联学院质量工程项目(Nos.15zlgc008, 16zlgc060, 17zlgc030), 国家级大学生创新创业项目(No.201710959055)资助

第一作者

王飞(1985-), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为光电材料.Email:wangfchina@163.com

文章历史

收稿日期:2018-02-09
录用日期:2018-04-13
Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)荧光粉的制备和发光性能
王飞 1,2     
(1 安徽三联学院 实验中心, 合肥 230601)
(2 安徽大学 化学化工学院, 合肥 230601)
摘要:采用高温固相法合成了Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)荧光粉, X射线粉末衍射数据分析结果表明, 试样为氧磷灰石结构, 属于六方晶系, 具有P63/m(176)空间点群结构.荧光光谱分析结果表明, Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)激发光谱为位于200~600 nm, 由275 nm、336 nm两个宽峰和392 nm、461 nm、466 nm、523 nm等锐线峰组成.两个宽带激发峰可由272 nm、300 nm、336 nm三峰拟合而成, 峰面积比为1:0.52:4.09.272 nm、300 nm峰归属于Eu3+的电荷迁移激发跃迁态, 336 nm峰来自Eu2+的f-d跃迁.在393 nm激发下, Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)发射光谱在500~750 nm范围内呈现多条锐线发射, 在613 nm处发射峰最强, 以电偶极跃迁5D07F2为主, Eu3+占据无反演对称中心格位.Eu3+磁偶极跃迁5D07F1处的峰可由584.5 nm、588.5 nm、594 nm、597 nm四峰拟合而成, 表明Eu3+进入基质晶格中占据4f(C3)和6h(Cs)两种格位.X射线光电子能谱图分析结果表明, 试样中Eu3+与Eu2+的含量比接近2:1.Eu2+与Eu3+存在能量传递作用, 试样在紫外灯下照射呈现烛光黄色, 可用于LED.
关键词光电材料    磷灰石结构    Eu(2+, 3+)    晶体结构    发光性能    LED    
中图分类号:O482.31      文献标识码:A      文章编号:1004-4213(2018)08-0816001-8
Preparation and Luminescent Properties of Phosphor Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)
WANG Fei 1,2     
(1 Experimental Center, Anhui Sanlian University, Hefei 230601, China)
(2 College of Chemistry and Chemical Engineering, Anhui University, Hefei 230601, China)
Foundation item: The Key Projects of the Department of Education of Anhui Province (No.KJ2016A893), the Support Project for Outstanding Young Talents in Colleges and Universities of Anhui Province(No.gxyq2018126), the Scientific Research Project of Anhui Sanlian University(Nos.KJZD2018004, 2015Z001, 2013Z001), the Quality Engineering Project Anhui Sanlian University(Nos.15zlgc008, 16zlgc060, 17zlgc030), and the Innovative Entrepreneurship Training Project for College Students (No.201710959055)
Abstract: A series of luminescence phosphors Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+) were prepared via solid-state reaction.The results of X-ray powder diffraction data analysis show that the fluorescent powder is apatite structure, belonging to the six square system, which has P63/m (176) space point group structure.The fluorescence spectra of the samples indicate that the excitation spectrum of Sr2La8(SiO4)6O2:Eu (2+, 3+) is located at 200~600 nm, consisting of two broad peaks of 275 nm and 336 nm, as well as some other sharp peaks of 392 nm, 461 nm, 466 nm, 523 nm and so on.The two broadband excitation peaks can be fitted by three peaks of 272 nm, 300 nm and 336 nm, with a peak area ratio of 1:0.52:4.09.272 nm and 300 nm belongs to the charge transport excited transition state of the Eu3+, and the 336 nm peak comes from the f-d transition of Eu2+.Under the excitation of 393 nm, the emission spectrum of Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+) in 500~750 nm shows many sharp lines with the maximum peak at 613 nm, belonging to 5D07F1 of the electric dipole transition, and Eu3+ has occupied no inversion center of symmetry site.Eu3+ magnetic dipole transition from 5D07F1 peak is fitted by four peaks of 584.5 nm, 588.5 nm, 594 nm, 597 nm, showing that the Eu3+ into the host lattice occupy 4f (C3) and 6h (Cs) two case.The results of X-ray photoelectron spectroscopy analysis show that the ratio of Eu3+ and Eu2+ is close to 2:1 in the sample.There is energy transfer between Eu2+ and Eu3+.The sample is irradiated with an ultraviolet lamp, showing a color of candlelight yellow, which has the value of application of LED.
Key words: Photoelectric material    Apatite structure    Eu(2+, 3+)    Crystal structure    Luminescent properties    LED    
OCIS Codes: 160.2540;160.4760;160.5690;220.4241;240.6490
0 引言

自1942年荧光灯粉Ca10(PO4)6(F、Cl)2问世以来, 具有磷灰石结构的化合物作为发光材料的基质被广泛应用[1-3], 氧基磷灰石硅酸盐是各种稀土离子、类汞离子和过渡金属离子发光的良好基质.氧基磷灰石硅酸盐是一个巨大的化合物家族, 属于六方晶系, 空间群P63/m或P-3.在氧基磷灰石硅酸盐结构中, 金属阳离子占据非等价的两种格位, 分别对应着4f格位和6h格位.占据4f格位的阳离子具有C3对称性, 与9个硅氧四面体[SiO4]中的顶点氧离子配位, 而占据6h格位的阳离子具有Cs对称性, 与7个氧离子配位, 其中6个氧离子来自于[SiO4]中的顶点氧, 其中1个氧离子沿着z轴方向位于准六元环孔道内, 不与硅原子构成[SiO4], 而单独存在, 被称为自由氧.中子衍射研究结果显示, Sr2La8(SiO4)6O2中4f位置被Sr2+和La3+按1:1原子比完全占据, 6h位置完全被La3+占据[4-5].

针对氧基磷灰石硅酸盐为基质的荧光粉, XIE M B等系统研究了Ce3+掺杂LiLa9(SiO4)6O2荧光粉, 结果表明Ce3+存在380 nm和430 nm两种发光中心[6]; GUO Q在Tb3+和Ce3+共掺杂Sr2La8(SiO4)6O2基质中, 发现了Ce3+和Tb3+存在能量传递, 制成单一组分的白色荧光粉[7-8]; QUE M D等制备了三价稀土离子掺杂的Ca2La8(GeO4)6O2荧光粉, 在紫外线的激发下, Ca2La8(GeO4)6O2:RE3+(RE3+=Eu3+, Tb3+, Dy3+, Sm3+, Tm3+)分别显示红色、绿色、黄色、橙色、紫色[9]; GATTUPLLI M R用溶胶-凝胶法合成Sr2Gd8(SiO4)6O2:RE3+(RE3+ = Dy3+, Tm3+, Tm3+/Dy3+ and Tm3+/Dy3+/Eu3+)[10], 并讨论了双掺杂和三掺杂不同稀土离子之间的能量传递, 目前对氧磷灰石荧光粉的研究主要集中在三价稀土离子的发光行为和不同离子之间的能量传递上, 对于Eu2+, +3在磷灰石基质中的发光特性和能量传递的研究报道很少.

本文采用高温固相合成法, 通过控制合成条件部分还原Eu3+, 形成Eu2+和Eu3+共激活的Sr2La8(SiO4)6O2基质, 利用粉末衍射数据进行全谱拟合计算晶体学参数, 系统分析了试样的荧光光谱特性.

1 实验 1.1 试样合成

采用高温固相反应法合成试样, 按化学式Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)设计配方, 准确称量各原料SrCO3(AR)、La2O3(99.9%)、H2SiO3(AR)、Eu2O3(99.99%), 加入适量的助熔剂H3BO3(GR).将各原料置于玛瑙研钵内, 加入适量无水乙醇充分研磨均匀后, 装入刚玉坩埚内, 在马弗炉内于1 000 ℃下, 利用颗粒碳粉制造弱还原气氛, 预烧4 h.随炉膛降至室温, 将样品取出研细, 再次至于1300 ℃弱还原气氛下恒温7 h, 随炉冷却, 研磨即得试样.

1.2 物相分析和荧光光谱的测定

用D8 Advance X射线粉末衍射仪(Bruker)采集试样的粉末衍射数据, 收集条件为Cu Kα1辐射(λ=0.154 06 nm), 管电压为40 kV, 电流为40 mA, 发散狭缝为1 mm, 防散射狭缝为1 mm, 接收狭缝为0.1 mm, 用固体探测器收集数据.步进扫描, 步长为0.02°/step, 步速为5 s/step, 2θ范围为10°~90°, 利用标准α-Al2O3校正衍射峰.用EVA软件分析物相组成(PDF-2, 2003), 用Maud(2.14)软件全谱拟合法分析晶体学参数.

用Thermo ESCALAB 250型X射线光电子能谱仪测得试样的X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS).单色Al Kα(hv=1 486.6 eV)光源, X射线束斑为500 μm, 功率为150 W, 能量分析器固定透过能为30 eV, 利用C1s峰(284.8 eV)定标元素的电子结合能.

用FluoroMax-4(HORIBA Jobin Yvon)荧光光谱仪测定试样的室温激发光谱和发射光谱, 激发光源为氙灯, 功率为150 W, 扫描速度为0.5 nm·s-1, 激发狭缝带宽为0.5 nm, 发射狭缝带宽为0.5 nm.

2 结果与讨论 2.1 物相分析和晶胞参数

图 1是Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)荧光粉的X射线衍射图.样品的粉末衍射数据与PDF卡片Ca2La8(SiO4)6O2 (JCPDS No.29-337)基本吻合, 只在24°和27°附近存在很弱的杂相峰, 说明试样为氧磷灰石结构, 属于六方晶系, 空间群为P63/m(176).根据试样的粉末衍射数据, 利用Maud(2.14)软件全谱拟合法计算得到试样Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的晶胞参数为a=0.968 3 nm, c=0.721 8 nm, V=0.586 1 nm3, Z=1, 与Ca2La8(SiO4)6O2 (JCPDS No.29-337)相比, acV分别增加了0.0032 nm、0.006 7 nm、0.009 3 nm3.由于Sr2+半径(0.131 nm, 配位数CN=9)比Ca2+半径(0.106 nm, CN=9)大[11], 晶面间距d增大, 造成试样的晶胞参数增加, 而Eu2+的半径(0.130 nm)与Sr2+半径(0.131 nm)非常相近, Eu2+取代Sr2+进入基质格位后引起晶格轻微畸变, 未造成试样的晶体结构变化.

图 1 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的XRD图谱 Fig.1 XRD pattern of Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+) phosphor

根据氧磷灰石结构Ca2La8(SiO4)6O2的标准晶体结构模型数据[4], 利用Diamond(3.1)软件作图可知, 基质中的硅原子与氧原子构成硅氧四面体[SiO4], 形成的[SiO4]构成骨架结构, 而碱土金属离子Ca2+和稀土金属离子La3+均填充于[SiO4]骨架间隙中, 从图 2中可以看出, 沿c轴方向金属离子排列密度最大, 沿a轴方向金属离子排列密度较小, 因此当Sr2+取代Ca2+形成Sr2La8(SiO4)6O2晶体, 晶胞参数c增加较明显, 而晶胞参数a增加较小.

图 2 Ca2La8(SiO4)6O2的晶体结构示意图 Fig.2 Schematic of crystal structures of Ca2La8(SiO4)6O2
2.2 铕的化学状态

Eu是一种重要的发光离子, 同时存在+2价和+3价两种价态[12], 在基质中呈现出完全不同的发光特性, 为了确定在弱还原气氛下制备的荧光体中不同价态的铕离子含量, 测定了还原试样中铕的XPS谱, 并对XPS谱中铕4d能级谱峰进行分峰拟合, 结果表明铕4d能级谱峰可由129.85 eV、131.68 eV、136.03 eV和141, 05 eV四个光电子峰拟合而成, 分别归属于, Eu2+ 4d5/2、Eu2+ 4d3/2、Eu3+ 4d5/2和Eu3+ 4d3/2的轨道自旋分裂电子结合能, 如图 3.铕4d能级各轨道的电子结合能Eb表 1, 其中Eu2+4d5/2电子结合能比Eu2+4d3/2大1.83 eV, Eu3+4d5/2电子结合能比Eu3+ 4d3/2大5.02 eV, 与相关文献[13-14]中报道结果基本一致.Eu3+4d5/2与Eu2+ 4d5/2的电子结合能强度比为1.98:1, 而Eu3+4d3/2与Eu2+ 4d3/2的电子结合能强度比为1.93:1.可以推测还原试样中Eu3+与Eu2+的含量比接近于2:1.

图 3 试样Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)中Eu 4d态的XPS Fig.3 XPS spectrum of Eu 4d in phosphor Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)
表 1 铕4d的电子结合能 Tab.1 Binding energies of Eu 4d
2.3 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的荧光光谱特性

在613 nm监控下, 获得未还原试样Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.13+激发光谱, 如图 4(a), 激发光谱由210~350 nm的宽带和350~600 nm范围内的一系列锐线峰组成.表观峰值为290 nm的宽带是由O2-的2p轨道到Eu3+的4f轨道的电荷迁移态(Charge Transfer State, CTS)所产生, 对该CTS宽带进行高斯函数分峰拟合, 可得其由272 nm和294 nm处两拟合峰组成, 表明Eu3+在基质Sr2La8(SiO4)6O2存在两种发光中心, 即Eu3+占据具有C3对称性的九配位4f格位和具有Cs对称性七配位的6h格位两种不同格位, 这与氧磷灰石中阳离子所占据的基质晶体格位相符.

图 4 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.13+和Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的激发光谱 Fig.4 Excitation spectra of Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.13+ and Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+) phosphor

在622.5 nm监控下, 获得试样Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的位于200~600 nm区间的激发光谱, 如图 4(b), 激发光谱由275 nm、336 nm两个宽峰和392 nm、461 nm、466 nm、523 nm等锐线峰组成.两个宽带激发峰利用Gaussian曲线拟合, 可得272 nm、300 nm、336 nm三拟合峰, 300 nm的拟合峰被336 nm处宽拟合峰覆盖, 三个拟合峰的积分面积比为1:0.52:4.09.根据拟合峰的峰位, 272 nm、300 nm峰处于较高能级位置, 归属于Eu3+的CTS[15], 而336 nm处的激发带应该来自Eu2+的f-d跃迁, 在还原试样Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)激发光谱出现Eu2+的f-d跃迁, 充分表明荧光体激活剂铕已经部分还原成Eu2+, 该结果与图 3分析结果一致.在370~600 nm范围内出现的几组锐线峰, 来自于Eu3+的f→f跃迁[16-17], 分别归属于392 nm(7F05L6)、461 nm(7F05D2)、466 nm(7F15D2)、532 nm(7F05D1, 7F15D1).从Eu2+的激发峰的位置(260~420 nm)可以看出, 试样Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)可以被紫外LED芯片有效激发, 该系列荧光粉可应用于LEDs中.

用392 nm激发Eu3+(5L6)得到发射光谱, 如图 5.荧光发射光谱中的各锐线峰归属为:537 nm(5D17F1)、554 nm(5D17F2)、576.5 nm(5D07F0)、650 nm(5D07F3)、701.5 nm(5D07F4)、其中584.5 nm、588.5 nm、596 nm均归属于Eu3+5D07F1的跃迁, 613 nm、622 nm均归属于Eu3+5D07F2的跃迁, 各峰的跃迁强度比见表 2.从图 5中可以看出, 红色波长的613 nm5D17F2的跃迁在5D17FJ的跃迁中强度最大, 其次是橙色波长的588.5 nm (5D07F1)处发射峰的强度.根据磁偶极和电偶极的跃迁选择原则可知, 当Eu3+占据基质晶体中反演对称中心格位时, 以磁偶极跃迁5D0→7F1的588.5 nm橙色区光为主; 当Eu3+占据基质晶体中偏离反演对称中心格位时, 由于在4f组态中混入了相反宇称的组态, 使得晶体中的宇称选择规则放宽, 出现电偶极跃迁5D07F2的613 nm红色区光, 以电偶极跃迁5D07F2发射红光为主[18].Sr2La8(SiO4)6O2基质中的Eu3+的电偶极跃迁5D07F2占主导地位, 说明Eu3+占据无反演对称中心格位.拟合Eu3+磁偶极跃迁5D07F1谱线, 如图 6, 光谱中5D07F1跃迁产生的发射峰可由4个Gaussian曲线拟合而成, 拟合峰位分别是584.5 nm、588.5 nm、594 nm、597 nm.在晶体中稀土离子的光谱支项2S+1LJ因晶体场作用产生能级劈裂, 理论上7F1在任何晶体环境中只会产生三个Stake能级, 即应该只出现三个峰位, 因此可以得出, Eu3+在晶格中占据两种格位.氧磷灰石结构中阳离子的格位为4f(C3)和6h(Cs), 所以可以认为Eu3+同时进入4f格位和6h格位, 产生两种发光中心, 这两种发光中心所发不同波长光相互叠加, 使其呈现成不对称的四个峰.

图 5 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的发射光谱(λex= 392 nm) Fig.5 Emission spectra of Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+) phosphor excited at 392 nm
图 6 拟合Eu3+磁偶极跃迁5D07F1 Fig.6 Fitted 5D07F1 magnetic dipole transition of Eu3+
表 2 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的发射光谱的峰组成、跃迁强度及比值(λex= 392 nm) Tab.2 Peak composition, transition intensity, and ratio of emission spectra of Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+) (λex= 392 nm)
2.4 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的能量传递机理

用336 nm激发Eu2+得到的发射光谱为一组强锐线谱, 如图 7(a), 这与Eu2+的允许电偶极跃迁发射宽带谱不符, 表明Eu2+将能量传递于Eu3+, 因此未观察到Eu2+的宽带发射峰.锐线峰的峰位分别为537 nm、554 nm的跃迁、584.5 nm、593 nm、613 nm、622.5 nm、703 nm, 其中537 nm、584.5 nm、622.5 nm峰强度相近, 622.5 nm峰值最大.各个峰的跃迁强度比见表 3.

图 7 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的发射光谱 Fig.7 Emission spectra of Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+) phosphor
表 3 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的发射光谱的峰组成、跃迁强度以及比值(λex=336 nm) Tab.3 Peak composition, transition intensity, and ratio of emission spectra of Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)Eu (λex=336 nm)

用275 nm激发激发Eu3+CTS得到发射光谱如图 7(b), 电荷迁移带与Eu2+的发射光谱组成非常相似, 峰的个数、跃迁强度比(表 4)没有明显差别, 发射光谱中看到5D15D0的竞争发射.各发射峰的跃迁能级见表 5.

表 4 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的发射光谱的峰组成、跃迁强度以及比值(λex=275 nm) Tab.4 Peak composition, transition intensity, and ratio of emission spectra of Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+) (λex=275 nm)
表 5 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的跃迁能级(λex=275 nm) Tab.5 Transition energy levels of Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+) (λex=275 nm)

由图表可知, 在Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)试样中, Eu3+5D1发射强过5D0发射.能量传递的机理为:激发Eu3+的CTS和Eu2+, 发射光谱在350~540 nm范围均出现一个较小的宽带峰, 发射峰位置位于410 nm处, 如图 7, 该发射属于Eu2+的4f65d1→4f7能级跃迁, 是电偶极跃迁, 激发Eu2+和CTS, 同时都能产生Eu2+的发射光谱.而Eu3+的f→f跃迁激发能级, 7F05L67F05D37F05D27F05D1等均在350~520 nm范围内, 所以Eu2+的发射能级覆盖了Eu3+的激发能级, Eu2+可以有效敏化Eu3+.Eu2+的发射峰强度低, 峰形矮平, 说明Eu2+→Eu3+能量传递效率很高, 敏化作用明显.激发CTS, 激发能通过Eu2+传递给Eu3+, 产生5D1发射.而在磷灰石基质中[19-20], 纯的Eu3+激活的氧磷灰石的CTS的峰高一般略高或低于Eu3+(5L6), 远远没有本实验的差距大, 说明Eu2+的存在促进了CTS的激发效率.

用576.5 nm激发Eu3+(5D07F0)得到发射光谱如图 8, 发射光谱中只能得到5D0跃迁.622.5 nm峰分裂为621 nm和624 nm两个峰, 613 nm峰强度最强.由图 5图 7(a)可知, 激发Eu3+(5L6), 发射光谱中同时出现5D15D0发射, 峰位为537 nm、554 nm归属于5D1发射, 峰位为576.5 nm、584.5 nm、588.5 nm、596 nm、613 nm、622 nm、650 nm和701.5 nm属于5D0发射.相比5D0发射, 5D1发射非常弱.激发Eu2+, 归属于5D1发射的537 nm、554 nm相对强度变大, 归属于5D0发射的576.5 nm、596 nm、613 nm相对强度变小, 但是同样属于5D0发射的584.5 nm和622.5 nm的相对强度却变大, 其中622.5 nm的强度最大(表 23), 据此现象可以得出5D0发射的584.5 nm和622.5 nm可能同时也来自于5D1发射, 而且以5D1跃迁为主, 5D1发射比5D0发射强.所以, 激发Eu2+, 图 7(a)发射光谱中不仅产生强的5D0发射, 同时也产生了少有的5D1强发射, 并且5D17FJ的发射强过5D07FJ, 这个实验现象很少见到.根据光谱跃迁机理, 5D15D0的能级差不大, 且5D1激发态能级的寿命非常短, 很少能见到有效的发射, 大多都是弛豫到5D0, 再产生发射, 所以常温下观察到的基本上为5D0发射, 而本实验现象能同时看到5D15D0的竞争发射.

图 8 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的发射光谱(λex= 576.5 nm) Fig.8 Emission spectra of Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+) phosphor excited at 576.5 nm
2.5 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的色坐标

利用CIE1931色坐标软件, 根据试样Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)的荧光发射光谱数据, 分别计算出试样在392 nm和275 nm激发下的色坐标为(0.5426, 0.3638)、(0.5663, 0.3802), 色温为2094 K、2145 K, 如图 9.试样在紫外线254 nm照射下, 呈现出明亮的烛光黄色.

图 9 Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)的色坐标 Fig.9 Color coordinate of sample Sr1.9La8(SiO4)6O2:Eu0.1(2+, 3+)
3 结论

采用高温固相法合成的Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)荧光粉为氧磷灰石结构, 属于六方晶系, 具有P63/m(176)空间点群结构, 晶格参数为a=0.968 3 nm, c=0.721 8 nm, V=0.586 1 nm3.

Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)激发光谱为位于200~600 nm的宽带谱, 可由3个峰拟合而成, 其中272 nm和300 nm归属于Eu3+的电荷迁移带, 336 nm归属于Eu2+的d-f跃迁; 激发Eu2+或Eu3+的电荷迁移带, 发射光谱均为一组强锐线谱, 不仅得到Eu3+的特征5D0-7FJ发射, 还得到了新奇的Eu3+5D1-7FJ强发射, 出现了5D2-7FJ发射, 并且5D1的发射强于5D0.在613 nm处发射峰最强, 以电偶极跃迁5D07F2为主, Eu3+占据无反演对称中心格位.Eu3+磁偶极跃迁5D07F1处峰可由584.5 nm、588.5 nm、594 nm、597 nm四峰拟合而成, 表明Eu3+进入基质晶格中占据4f(C3)和6h(Cs)两种格位.

Sr2La8(SiO4)6O2:Eu(2+, 3+)中能量传递途径为:1)Eu2+直接传递能量来敏化Eu3+; 2)电荷迁移带的激发能通过Eu2+传递给Eu3+.这两者均产生Eu3+5D15D0竞争发射, 可以被紫外LED芯片有效激发.该系列荧光粉可用于LEDs.

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