Tb3+、Li+掺杂K2MgSiO4:Eu3+红色荧光粉发光性能的研究

• 作 者: 沈玉玲
• 出 处: 新疆师范大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: K2MgSiO4:Eu3+ 红色荧光粉 能量传递 电荷补偿 高温固相法

主要研究新型稀土掺杂硅酸盐红色荧光粉的合成及其发光性能的改善。主要运用高温固相法,以硅酸盐K₂MgSiO₄为基质,以Eu³⁺为主要掺杂稀土离子,在空气中制备了一系列稀土离子Tb³⁺以及金属离子Li⁺共掺杂K₂MgSiO₄:Eu³⁺红色荧光粉。通过能量传递以及电荷补偿的方式改善了K₂MgSiO₄:Eu³⁺红色荧光粉的发光性能。并且利用X-射线衍射仪、稳态/瞬态荧光光谱仪和扫描电镜对合成样品的结构、激发光谱、发射光谱、能级寿命、色坐标、形貌等进行了分析,主要研究内容如下:（1）采用高温固相法合成K₂MgSiO₄:0.2mol%Eu³⁺,xmol%Tb³⁺和K₂MgSiO₄:ymol%Eu³⁺,7mol%Tb³⁺两种不同离子浓度变化的系列荧光材料。通过X-射线衍射谱、激发光谱、发射光谱以及荧光寿命对系列荧光材料的物相结构和发光性质进行了表征和研究。结果表明:系列样品的X射线衍射图谱衍射峰与标准卡片吻合得很好,实验样品均为单相的K₂MgSiO₄。发光光谱显示较强的Eu³⁺特征发射,Tb³⁺发射峰则比较弱。荧光寿命结果显示固定Eu³⁺浓度时,随Tb³⁺离子掺杂浓度增加,Eu³⁺的荧光寿命逐渐增加;固定Tb³⁺浓度时,随Eu³⁺离子掺杂浓度增加,Tb³⁺的荧光寿命逐渐减小。这些现象说明了K₂MgSiO₄:Eu³⁺,Tb³⁺荧光材料中由于Tb³⁺→Eu³⁺的能量传递使该材料中Eu³⁺红光发射得到改善和提高。（2）采用高温固相法合成K₂MgSiO₄:2mol%Eu³⁺,xmol%Li⁺红色荧光粉。主要分析不同浓度的Li⁺掺杂对K₂MgSiO₄:Eu³⁺样品发光强度及荧光寿命的影响。研究表明,系列样品的XRD图谱衍射峰与标准卡片吻合得很好,Eu³⁺和Li⁺离子都被有效地引入K₂MgSiO₄晶格中。PL发射光谱显示,随着Li⁺浓度的增加,615nm处的红光发射先增加后减小,发光强度的最佳的K₂MgSiO₄:2mol%Eu³⁺,5mol%Li⁺荧光粉样品在发射光谱主峰615nm处发光强度与未掺入Li⁺离子的样品相比增加了5.88倍,寿命增加了4.45倍,并且色度图显示其更接近于NTSC。Li⁺离子共掺杂于K₂MgSiO₄:2mol%Eu³⁺主体中时可以提供电荷补偿,同时,Li⁺离子可能通过降低其熔化温度来提高K₂MgSiO₄:2mol%Eu³⁺,xmol%Li⁺荧光粉的晶粒尺寸,进一步改善它们的发光性能。