发光颜色可调Cs₃Gd_1-x-yLu_yGe₃O₉:xBi³⁺固溶体荧光粉的制备和发光性质研究

作者：康新威; 戴鹏鹏

来源：光子学报, 2022, 51(12): 270-278.

• 颜色可调
• 固溶体
• Bi3+掺杂
• 宽带发射
• 全光谱

采用传统的高温固相法合成了一系列Cs3Gd1-xGe3O9:xBi3+（0.02≤x≤0.1）蓝色荧光粉，并通过Lu3+替代Cs3Gd1-xGe3O9基质中的Gd3+，调控激活剂Bi3+周围局部环境，制备了一系列发光颜色可调的Cs3Gd0.96-yLuyGe3O9:0.04Bi3+（0.1≤y≤0.9）固溶体荧光粉。X射线衍射、稳态/瞬态荧光光谱、变温光谱对荧光粉样品的物相结构、发光特性、荧光寿命、热稳定性进行了详细表征。结果表明，我们成功合成了一系列纯相的Cs3Gd1-x-yLuyGe3O9:xBi3+化合物。在紫外光330 nm激发下，Cs3Gd1-xGe3O9:xBi3+荧光粉的发射峰位于452 nm，呈现蓝光发射，该宽带发射峰源于Bi3+的3P1→1S0跃迁，Bi3+掺杂浓度为0.04 mo时，Cs3Gd1-xGe3O9:xBi3+荧光粉的荧光强度达到最大值。在最优Bi3+掺杂浓度下，通过Lu3+替代基质中的Gd3+，发现合成的一系列Cs3Gd0.96-yLuyGe3O9:0.04Bi3+（0.1≤y≤0.9）固溶体荧光粉发射峰逐渐发生红移，随着Lu3+掺杂浓度的逐渐增加，发射峰从x=0.1 mol时的453 nm逐渐红移至x=0.9 mol时的483 nm，相应的半峰宽从88 nm展宽至116 nm，色坐标从蓝色区域（0.168 5,0.160 2）过渡到青色区域（0.217 9,0.300 7）。样品光谱行为的变化主要是因为晶体场劈裂程度增大和斯托斯克位移增大。探究了x=0.04 mol、y=0.5 mol样品的发光热稳定性，当温度升高到423 K时样品的发光强度保持在初始值的55%。所得到的一系列发光颜色可调的固溶体荧光粉在全光谱照明、植物照明等领域具有潜在的应用。

• 单位
  新疆师范大学; 电子工程学院