【摘 要】
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荧光转换发光二极管（pc-LED）是一种不可或缺的人工光源,广泛用于生活诸多领域。荧光材料作为pc-LED器件的重要组成部分,深受研究人员的追捧。基于此,本文主要围绕硼酸盐型荧光材料进行研究,开发得到了三种新型的发光色可调的荧光粉,研究结果如下:1、由于易于控制激活剂的浓度,稀土硼酸盐是众所周知的良好的光致发光材料。K7Ca Y2(B5O10)3属于最近发现的硼酸盐家族,具有出色的非线性光学性能。
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荧光转换发光二极管（pc-LED）是一种不可或缺的人工光源,广泛用于生活诸多领域。荧光材料作为pc-LED器件的重要组成部分,深受研究人员的追捧。基于此,本文主要围绕硼酸盐型荧光材料进行研究,开发得到了三种新型的发光色可调的荧光粉,研究结果如下:1、由于易于控制激活剂的浓度,稀土硼酸盐是众所周知的良好的光致发光材料。K7Ca Y2(B5O10)3属于最近发现的硼酸盐家族,具有出色的非线性光学性能。我们通过高温固态反应制备对Bi3+和Eu3+掺杂的K7Ca(Y1-xBix)2(B5O10)3（0.01≤x≤0.06）,K7Ca(Y1-yEuy)2(B5O10)3（0.10≤y≤1）和K7Ca(Y0.99-zBi0.01Euz)2(B5O10)3（0.05≤z≤0.90）荧光粉进行了系统研究,以探索其在光致发光中的潜力。Rietveld结构精修分析表明,在K7Ca Eu2(B5O10)3中Ca2+和Eu3+的反位占据率为8%,并且在引入Bi3+后还可以观察到两组Bi3+的发射和激发光谱。例如,在270 nm和281 nm处的两个最强的~1S0→~3P1激发分别对应于在383 nm和334 nm处的两个~3P1→~1S0发射。在电荷转移激发下,Eu3+发射在y=0.50处显示出最大强度,而在f–f激发下没有浓度猝灭效应。稳定的光致发光光谱和增加K7Ca(Y0.99-zBi0.01Euz)2(B5O10)3中Eu3+的浓度会降低Bi3+的寿命,有力地支持了Bi3+到Eu3+的能量转移。这种能量传递机制通过电偶极-偶极相互作用发生。在281 nm激发下,发射光可从深蓝色(Bi3+)调节到粉红色,最后到红色(Eu3+),且均具有高的量子产率（>80%）。2、基于上述硼酸盐K7Ca Y2(B5O10)3是一个很好的发光基质材料,我们找到它的同构化合物K7.5Y2.5(B5O10)3,在此基质中进行Ce3+,Tb3+单掺杂和Ce3+/Tb3+的共掺杂。其中Ce3+离子单独掺杂的K7.5(Y1-xCex)2.5(B5O10)3（0.01≤x≤0.20）荧光粉在220-400 nm光谱范围具有在352 nm处的宽的激发带,在352 nm激发时,它们在365-600 nm波长范围内具有较宽的蓝色发射带且在425 nm处达到最大。而在Tb3+单掺杂的K7.5Y2.5(B5O10)3荧光粉中,不管是在f-d还是在f-f激发下,它们的发射光谱都没浓度猝灭现象,且Tb3+发射光谱中近紫外吸收率相对较弱。于是在Tb3+掺杂的荧光粉中引入敏化剂Ce3+离子,从Ce3+到Tb3+离子的能量传递过程,这个过程不仅增强了Tb3+的f-f的发射,而且还实现发光色覆盖区域从紫色到绿色。在Ce3+/Tb3+共掺杂样品中,具有从200到400 nm的宽激发光谱,可以与近紫外LED芯片匹配。3、在Ce3+/Tb3+共掺杂的Li Ca Y5（BO3）6中,我们详细研究了所合成样品的相纯度,光致发光性能,能量传递机理和效率。在336 nm激发下,Li Ca Y5（BO3）6:Ce3+,Tb3+样品可通过控制掺杂剂浓度的比例来发射高效的可调蓝绿光,其量子效率高达88.69%。通过光谱重叠和荧光寿命的变化规律,表明在Li Ca Y5（BO3）6基质中Ce3+和Tb3+之间存在明显的能量传递,并且该能量传递机理被证明为电偶极-偶极相互作用,能量传递效率为70.95%。
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