Ca~(2+)、Mg~(2+)固溶Ba_2Si O_4:Eu~(2+)荧光增强机理

作者：高明远; 罗岚^*; 汪雨; 郭锐

来源：硅酸盐学报, 2020, 48(02): 204-210.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20190461

• 碱土离子
• 硫酸钡
• 晶体结构
• 固溶取代
• 离子价态
• 荧光增强
• 荧光粉

采用高温固相法在还原气氛得到(Ba1-xMex)1.95Si O4:0.05Eu(Me=Ca,Mg)荧光粉。采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、元素分析仪、荧光光谱仪对样品进行分析,结果表明:Ca2+、Mg2+在Ba2Si O4相的固溶度分别为10%(摩尔分数,下同)和30%,其对应荧光粉比Ba2Si O4:Eu在紫外激发绿色荧光亮度有明显提高(365 nm激发下亮度为Ba2Si O4:Eu的110%、140%,254 nm激发下则为105%、125%)。(Ba1-xCax)1.95Si O4(0.1<x≤0.3)为T相而非Ba2Si O4相,故离子半径与Ba2+更接近的Ca2+反而比Mg2+在Ba2Si O4相的固溶度更低;Ca2+、Mg2+在Ba2Si O4中固溶,使得晶格参数略微减小,且b比c减小更快,即Ca2+、Mg2+更倾向取代9配位Ba2+(II)而非10配位Ba2+(I);固溶有利于粉末结晶状况提高(衍射峰增强、半峰宽变窄)。Eu2+(I)比Eu2+(II)对绿光贡献更大,Ca2+、Mg2+可促进Eu2+(I)/Eu2+(II)比值提高。Eu4d高分辨光电子谱表明,Ca2+、Mg2+对Eu离子的价态无明显影响。由此可见,Ca2+、Mg2+固溶可提高Ba2Si O4相粉末结晶程度、促进Eu2+进入发光效率更高Ba2+(I)位置,同时不影响Eu2+的价态稳定性,是固溶提升Ba2Si O4:Eu荧光粉发光性能原因所在。

• 单位
  南昌大学; 南昌大学材料科学与工程学院