材料科學(xué)綜合

CaMoO4：Tb3+，Eu3+熒光粉的發(fā)光性質(zhì)和從Tb3+到Eu3+的能量傳遞機(jī)制

熊健會，孟慶裕，孫文軍

摘要：目的：白光LED作為一種新型高效節(jié)能的光源具有光源尺寸小、耗電量低、壽命長、亮度高等特點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)白光LED的方案中，藍(lán)光激發(fā)的YAG：Ce3+黃色熒光粉是一種已商業(yè)化的、且較為常用的熒光粉。但利用這種方案制成的LED因其紅光成分偏低，色溫偏高，影響了白光LED在顯示和家用照明方面的應(yīng)用。因此合成一種色彩還原性優(yōu)于YAG：Ce3+黃色熒光粉的單基質(zhì)熒光粉成為研究的方向。方法：Eu3+摻雜的鉬酸鹽材料在藍(lán)光和近紫外光區(qū)有很強(qiáng)的 Eu3+4f-4f躍遷吸收，是一種很理想的紅色熒光粉，而Tb3+是一種優(yōu)秀的綠光發(fā)光中心，用沉淀法制了備Tb3+/Eu3+共摻雜的CaMoO4熒光粉，通過改變Tb3+/Eu3+的摻雜比例實(shí)現(xiàn)發(fā)光顏色的可控。用XRD（X射線衍射譜）和FE-SEM（場發(fā)射-掃描電鏡）對樣品的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征；通過激發(fā)光譜，發(fā)射光譜和熒光衰減曲線表征了材料的光致發(fā)光性質(zhì)，計算了不同Tb3+/Eu3+摻雜濃度樣品發(fā)光的色坐標(biāo)，研究了材料發(fā)光顏色與發(fā)光中心摻雜濃度的依賴關(guān)系，并詳細(xì)的研究和分析了CaMoO4基質(zhì)中Tb3+到 Eu3+的能量傳遞行為。結(jié)果：XRD測試結(jié)果表明所制備的樣品為體心四方相的白鎢礦結(jié)構(gòu)，通過掃描電鏡照片看出晶粒分布均勻，粒徑小于1 μm。不同的Tb3+/Eu3+的摻雜濃度對CaMoO4基質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)和形貌影響不大。對Tb3+摻雜的CaMoO4熒光粉的發(fā)射光譜進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Tb3+摻雜濃度為5%時，486 nm激發(fā)下樣品中Tb3+的5D4→7F5的發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。制備了Tb3+的摻雜濃度為5%，Eu3+的摻雜濃度分別為0、0.3%、0.5%、1%、3%、5%、7%、10%的CaMoO4熒光粉材料。對不同Tb3+/Eu3+摻雜濃度材料發(fā)射光譜的研究表明，Tb3+，Eu3+共摻雜CaMoO4熒光粉材料中可以通過調(diào)節(jié)Tb3+和Eu3+的摻雜比例使得熒光粉發(fā)光顏色實(shí)現(xiàn)從綠色到紅色連續(xù)轉(zhuǎn)變，當(dāng)Eu3+摻雜濃度為1%，Tb3+的摻雜濃度為5%時，樣品的色坐標(biāo)（0.466，0.524）與YAG：Ce（0.461，0.525）非常接近。對不同濃度的Tb3+，Eu3+共摻雜CaMoO4熒光粉的光致發(fā)光光譜和熒光衰減曲線的研究分析還表明，Tb3+的5D4能級到Eu3+的5D0能級存在著能量傳遞作用，計算了能量傳遞速率和能量傳遞效率，并判斷出稀土離子Tb3+到Eu3+以及Tb3+到Sm3+的能量傳遞類型為電偶極—電偶極相互作用。結(jié)論：Tb3+，Eu3+共摻雜CaMoO4熒光粉材料具有合成方法簡單，物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，發(fā)光性質(zhì)優(yōu)異的特點(diǎn)，可以被藍(lán)光有效激發(fā)實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的紅光和綠光發(fā)射，有可能與已商品化的藍(lán)光LDE芯片相匹配制作白光LED系統(tǒng)。光致發(fā)光性質(zhì)的研究表明Tb3+，Eu3+共摻雜CaMoO4熒光粉材料中可以通過調(diào)節(jié) Tb3+和 Eu3+的摻雜比例使得熒光粉發(fā)光顏色實(shí)現(xiàn)從綠色到紅色連續(xù)轉(zhuǎn)變，當(dāng)Eu3+摻雜濃度為1%，Tb3+的摻雜濃度為5%時，樣品的色坐標(biāo)與YAG：Ce非常接近，并且可以彌補(bǔ) YAG：Ce黃色熒光粉紅光成分偏低的缺點(diǎn)。

來源出版物：稀土學(xué)報（英文版）, 2016, 34(3): 251-258

入選年份：2016