| 高光效高热稳定性蓝色荧光粉Ca2-ySrySiO4:Ce3+,Li+的组成筛选和发光机理 |
| Composition-Screening and Luminescent Mechanism in Ca2-ySrySiO4: Ce3+, Li+ for High Quantum Efficiency and Thermally Stable Blue-Emitting Phosphor |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 征雪 | 湖南师范大学化学化工学院, 化学生物学及中药分析教育部重点实验室,资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 长沙 410081 | | | 陈悦 | 湖南师范大学化学化工学院, 化学生物学及中药分析教育部重点实验室,资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 长沙 410081 | | | 贾英华 | 湖南师范大学化学化工学院, 化学生物学及中药分析教育部重点实验室,资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 长沙 410081 | | | 陈轩锋 | 湖南师范大学化学化工学院, 化学生物学及中药分析教育部重点实验室,资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 长沙 410081 | | | 穆哲 | 湖南师范大学化学化工学院, 化学生物学及中药分析教育部重点实验室,资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 长沙 410081 | | | 王小芳 | 湖南师范大学化学化工学院, 化学生物学及中药分析教育部重点实验室,资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 长沙 410081 | | | 马驰 | 湖南师范大学化学化工学院, 化学生物学及中药分析教育部重点实验室,资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 长沙 410081 | | | 周文理 | 湖南师范大学化学化工学院, 化学生物学及中药分析教育部重点实验室,资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 长沙 410081 | | | 廉世勋 | 湖南师范大学化学化工学院, 化学生物学及中药分析教育部重点实验室,资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 长沙 410081 | sxlian@hunnu.edu.cn |
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| 摘要: 采用高温固相法合成了一系列Ca2-x-ySry-xSiO4：xCe3+，xLi+蓝色固溶体荧光粉。XRD结果表明，所合成的固溶体荧光粉均为单一物相。随着Sr2+成分的增加，Ca2-ySrySiO4物相从单斜晶系β-Ca2SiO4向正交晶系α'-Ca2SiO4转变，发射光谱逐渐红移。组成为Ca1.75Sr0.25SiO4时，荧光粉的发射波长最长（454 nm），Stokes位移最大。基质为Ca1.1Sr0.9SiO4的晶体结构可诱导掺杂离子Ce3+取代SrO10格位、Li+取代CaO8格位。优化的荧光粉Ca1.05Sr0.85SiO4：0.05Ce3+，0.05Li+（CS0.85SO：CeLi）在375 nm紫外光激发下，发射445 nm的蓝光，内量子效率（IQE）达到91.18%，200℃时发射强度保持室温发光强度的98.70%。根据晶体结构、晶体场分裂和掺杂离子质心位移等理论，讨论了CS0.85SO：CeLi综合发光效应最佳的内在原因。 |
| 关键词: 固溶体 Ca1.1Sr0.9SiO4:Ce3+ 蓝色荧光粉 量子效率 热稳定性 |
| 基金项目: 国家重点研发计划项目（No.2016YFB0302403）、国家自然科学基金（No.21571059）、国家大学生创新创业训练计划（No.201710542004）和湖南省研究生创新项目（No.CX20190340）资助。 |
| Abstract: Ca2-x-ySry-xSiO4:xCe3+, xLi+ solid solution phosphors were designed and prepared by a high temperature solid-state reaction in a reductive atmosphere. The results of the XRD reveal that as-synthesized samples are single-phase compounds, and a phase transition from monoclinic β-Ca2SiO4 to orthogonal α'-Ca2SiO4 exists (y=0~0.25). The excitation and emission spectra of the phosphors showed a gradual redshift with the increase of Sr content (y) from 0 to 0.25, which showed the largest Stokes shift (73 nm) for Ca1.75Sr0.25SiO4, and subsequently a blueshift showed up after a further increase of y value. Moreover, the host of Ca1.1Sr0.9SiO4 can induce Ce3+ ions preferentially to occupy the ten-coordinated Sr2+ sites (SrO10) while Li+ ions replace the eight-coordinated Ca2+ sites (CaO8). The optimized phosphor Ca1.05Sr0.85SiO4:0.05Ce3+, 0.05Li+ (CS0.85SO:Ce) possessed a high internal quantum efficiency (IQE) reached 91.18%. The temperature-dependent photoluminescence (PL) spectra showed that the PL intensity of CS0.85SO:Ce at 200℃ maintained 98.70% of that at room temperature. The luminescent mechanisms were discussed in detailed according to crystal structure, crystal field theory and the Dorenbos model. |
| Keywords: solid solution Ca1.1Sr0.9SiO4:Ce3+ blue phosphor quantum efficiency thermal stability |
| 投稿时间：2020-02-07 修订日期：2020-04-09 |
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| 征雪,陈悦,贾英华,陈轩锋,穆哲,王小芳,马驰,周文理,廉世勋.高光效高热稳定性蓝色荧光粉Ca2-ySrySiO4:Ce3+,Li+的组成筛选和发光机理[J].无机化学学报,2020,36(9):1659-1668. |
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