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照明和光电显示领域性能提升和革命性进展推动了稀土发光材料的发展。另外,稀土发光材料有可能在提高硅太阳能电池效率方面找到新的用武之地。在新型稀土发光材料的开发过程中,新发光基质和新掺杂策略始终是两个关键问题。
选择AREP2O7(A=Na,K,Rb,Cs; RE=La,Gd,Lu,Y)和MZnP2O7(M=Ca,Sr,Ba)等焦磷酸盐作为RE3+和Eu2+的新基质,利用XRD和多种光谱技术研究晶体结构和稀土发光性质的关系,探讨这些荧光粉在闪烁发光材料、真空紫外荧光粉和紫外LED荧光粉等方面的潜在应用价值。发现Ce3+掺杂的AREP207(A=Na, K, Rb,Cs; RE=Y,Lu)在硬X射线激发下光输出约为BGO的1-2倍,衰减时间只有20-28ns,是潜在的快衰减闪烁发光材料。Na(La,Gd)P2O7:Pr,Tb是潜在的172nm激发绿色荧光粉,而MZriP2O7:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)中的SrZnP2O7:Eu2+发光效率和标准蓝色荧光粉BaMgAl10O17-Eu2+相当,是潜在的UV-LED蓝色荧光粉。
此外,Tb-Yb共掺杂发光材料体系能对低能量光子产生量子剪裁发光,可能作为下转换发光层减少太阳能电池的热损失。Tb3+-Yb3+体系中引入稀土离子(Tb3+和Ce3+)来提高紫外/蓝色波段的吸收,利用敏化离子吸收能量后传递至Tb3+SD4能级,然后通过合作能量传递Tb3+(5D4)→2Yb3+(2F5/2)转移至附近的一对Yb3+完成量子剪裁发光。然而有相当部分敏化离子RE3+(5d)上的能量通过电荷迁移态跳过Tb3+的SD4能级直接传递至Yb3+,不仅没有量子剪裁发生,而且存在非常显著的发光淬灭。所以在Tb-Yb体系中引入稀土敏化离子对于体系的量子效率提高有限。此外,高Yb3+含量带来严重的Yb3+浓度淬灭,这也是Tb-Yb量子剪裁发光材料走向应用必须克服的问题。