PDF《KLa(MoO4)2:Sm3+, Eu3+荧光粉中能量传递研究》

第44 卷第10 期 稀有金属材料与工程 Vol.

44, No.10

2015 年10 月RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING October

2015 收稿日期:2014-09-30 基金项目:国家自然科学基金(11374044) ;

中央高校基本科研业务费专项基金(3132014327) 作者简介: 吴中立, 男,

1978 年生, 博士生, 讲师, 辽宁工业大学, 辽宁 锦州 121001,

电话: 0411-84728909, E-mail: byzhongli@163.com KLa(MoO4)2:Sm3+ , Eu3+ 荧光粉中能量传递研究 吴中立 1,2 ,张艳秋

1 ,陈宝玖

1 (1. 大连海事大学,辽宁 大连 116026) (2. 辽宁工业大学,辽宁 锦州 121001) 摘要:采用高温固相法合成了 KLa0.7-x(MoO4)2:0.3Eu3+ , xSm3+ 系列红色发射荧光粉, 利用 XRD 对样品的晶体结构进行 了分析,发现所得到的样品均为纯相.采用荧光光谱手段对样品的发光性质及能量传递进行了研究.在低 Sm3+ 掺杂浓 度时采用

277 及394 nm 激发样品,其发光强度几乎不随掺杂浓度变化,若利用

404 nm 激发样品发光随 Sm3+ 浓度有明 显增强;

当Sm3+ 掺杂浓度较高时,利用 277,

394 及404 nm 激发观察到了 Sm3+ 对Eu3+ 发光产生了猝灭作用.采用电多 极相互作用模型及交换相互作用模型对 Sm3+ 到Eu3+ 的能量传递过程的物理本质进行了探讨,确定了在低掺杂浓度下 Sm3+ 到Eu3+ 的能量传递是基于交换相互作用的结果.通过对 Eu3+ 的5D0 能级荧光动力学过程的分析进一步证实了在低 Sm3+ 掺杂浓度时 Sm3+ 充当能量传递供体,而高掺杂浓度时 Sm3+ 对Eu3+ 发光产生了猝灭作用. 关键词:红色荧光粉;

光致发光;

能量传递 中图法分类号:O482.31 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2015)10-2476-05 白光 LED 在显示、照明领域的巨大潜在应用价值 而受到广泛地关注和研究[1,2] .目前,照明领域用的主 流光源仍为荧光灯和白炽灯. 荧光灯是通过近紫外光激 发红、绿、蓝 三基色荧光粉而形成白光,在三基色荧 光粉中红色荧光粉 Y2O2S:Eu3+ 效率较绿色和蓝色荧光 粉偏低[3] ,商品荧光灯的效率一般为

70 lm/W.另外, 荧光灯中含有汞,汞无法回收,而对人类健康有害,对 环境造成污染[4] .世界上 21%的电能用于照明,如果照 明消耗降低 5%,那么全世界每年就可以节约

50 亿美 元的照明投入. 因此研究和开发环保、 高效照明光源成 为了发光材料及器具研究领域的一个热门课题. 当前白光 LED 的研究的主流器件是蓝光 LED 和YAG:Ce3+ 黄色荧光粉组合而实现白光,尽管该类型器 件已实现产业化,但其还不能满足高质量照明光源的 需求,这是因为该类型白光 LED 的发射光谱中缺少红 色成分,而导致显色指数较低(通常80)和色温偏高 (5000 K)[5,6] .实现白光 LED 的另一个途径是采用 近紫外 LED 结合三基色荧光粉实现白光,但目前尚缺 少在近紫外激发下的三基色荧光粉.众所周知,Eu3+ 是一个出色的红色发射中心, 其在含氧化合物基质中可 通过电荷迁移带激发实现高效发射[7] . Sm3+ 也是一个红 色发射中心, 其在蓝色光谱范围内存在丰富的吸收, 同 时可实现比 Eu3+ 更丰富的红色发射[8] . 因此本研究中拟 开展 Eu3+ 和Sm3+ 共掺杂的体系作为研究对象,将二者 共掺杂 KLa(MoO4)2 基质中.采用 KLa(MoO4)2 作为基 质的原因是因为其合成工艺简单,稀土离子的溶解度 高,同时在近紫外区具有强的 Mo-O 吸收带. 本实验采用传统的高温固相法合成了一系列Sm3+ 、Eu3+ 共掺杂含不同 Sm3+ 浓度的 KLa(MoO4)2 荧 光粉.研究光发光性能及 Sm3+ 对Eu3+ 的能量传递过 程.采用电多极和交换相互作用模型对能量传递过程 进行探讨.