Na+,Dy3+,Eu3+摻雜YAG熒光粉的光學(xué)性能

李 晴，王林香，柏云鳳，阿熱帕提·夏克爾

(1.新疆師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院，烏魯木齊 830054；2.新疆師范大學(xué)，礦物發(fā)光及其微結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830054；3.新疆師范大學(xué)，新型光源與微納光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830054)

0 引 言

一般照明光源最重要的特性之一是顯色，對(duì)于開發(fā)用于一般照明的白色發(fā)光二極管(LED)來說，顯色指數(shù)(CRI)是一個(gè)需要考慮的重要方面。建筑照明與醫(yī)學(xué)工程等方面所需的是低相對(duì)色溫(CCT)、高顯色指數(shù)的暖白光光源[1-2]。而目前白光LED用紅色熒光粉存在發(fā)光效率低，色溫偏高的情況，從而影響了合成白光的顯色指數(shù)和光效。而Eu3+單摻雜，在光譜的紅色區(qū)域表現(xiàn)出強(qiáng)烈的發(fā)光帶，可以作為照明應(yīng)用的紅色熒光粉[3]。單基質(zhì)單摻雜Dy3+,在近紫外激發(fā)下發(fā)光為冷白光[4]。所以將Eu3+和Dy3+共摻雜，與耐輻射、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的基質(zhì)結(jié)合，可直接獲得準(zhǔn)白光，在發(fā)光材料領(lǐng)域備受學(xué)術(shù)界關(guān)注[5-6]。高榮華等[7]以ZnWO4為基質(zhì)，用Eu3+，Dy3+共摻，制備出色坐標(biāo)接近標(biāo)準(zhǔn)白光且向暖白光區(qū)域移動(dòng)的熒光粉。謝會(huì)東等[8]通過實(shí)驗(yàn)證明了La2-x-yMgTiO6∶0.05Dy3+, 0.12Eu3+熒光粉中，Dy3+向Eu3+存在能量傳遞，且最大能量傳遞效率為53.9%。李帥龍和Niu等[9-10]在不同的基質(zhì)中共摻雜Eu3+和Dy3+，其中Eu3+的摻入補(bǔ)償了Dy3+冷白光所缺少的紅色組分，實(shí)現(xiàn)了高色純度、色溫適中的暖白光發(fā)射，在紫外白光二極管(UV-WLED)和白光二極管(WLED)領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值，但其能量傳遞效率只有13.5%。Mofokeng等[11]通過主機(jī)晶格捕獲UV能量和電荷轉(zhuǎn)移態(tài)以及隨后轉(zhuǎn)移到稀土離子的下轉(zhuǎn)換過程，可以改善Eu3+和Dy3+的光衰減。當(dāng)波長(zhǎng)為248 nm時(shí)，通過紫外光子激發(fā)將能量降低到較低的光子能量，利用Dy3+向Eu3+的能量轉(zhuǎn)移，提高了Eu3+的紅色光致發(fā)光。

然而關(guān)于Na+,Dy3+,Eu3+共摻雜Y3Al5O12(YAG)熒光粉，研究Na+,Dy3+的摻雜對(duì)Eu3+的激發(fā)和發(fā)射光譜，能量傳遞規(guī)律，熒光壽命、色坐標(biāo)和色溫影響的相關(guān)報(bào)道較少。所以本實(shí)驗(yàn)制備了Na+,Dy3+,Eu3+摻雜YAG熒光粉，研究了Na+,Dy3+,Eu3+共摻雜時(shí)，在不同激發(fā)波長(zhǎng)下Eu3+與Dy3+之間能量傳遞規(guī)律、熒光壽命、粉體發(fā)光強(qiáng)度、色坐標(biāo)以及色溫的變化。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 樣品合成

實(shí)驗(yàn)采用高溫固相的制備方法，合成Na+,Dy3+,Eu3+共摻雜YAG系列熒光粉。按照表1所示的化學(xué)配比(摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù))，將原料Y2O3(>99.99%),Al2O3(>99%), Eu2O3(>99.99%), Dy2O3(>99.99%),Na2CO3(>99%), H3BO3(>99.99%)粉末進(jìn)行稱量，在混合樣品中添加以上粉體總質(zhì)量0.5%的硼酸(H3BO3，99.99%)，加少量乙醇，研磨30 min，將混合物裝入剛玉坩堝，放入MF-1750C型貝意克箱式爐中，在空氣氣氛中以300 ℃/h升溫至所需溫度如表1，保溫5 h，最后自然降溫。

表1 不同濃度煅燒5 h合成Na+,Dy3+,Eu3+共摻雜YAG熒光粉

1.2 性能測(cè)試

用X射線衍射儀(XRD-6100)和Cu Kα1作為輻射源(λ=0.154 178 nm，電壓40 kV，電流30 mA，連續(xù)掃描2θ范圍：10°～80°，掃描速度5(°)/min)記錄粉末X射線衍射圖以鑒定結(jié)晶材料的相純度。

在熒光光譜儀上(英國(guó)愛丁堡FLS920全功能型穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜儀以450 W Xe氙燈為激發(fā)光源)記錄具有1.0 nm光譜分辨率的激發(fā)和發(fā)射光譜；用CIE1931-XYZ 色度系統(tǒng)和光譜儀測(cè)量分析材料的色度坐標(biāo)和CCT。

微秒脈沖閃光燈測(cè)試Na+,Dy3+,Eu3+共摻Y(jié)AG樣品熒光衰減曲線。在儀器觀測(cè)入口處，放置合適的濾光片，消除雜散光和倍頻峰的影響。實(shí)驗(yàn)中所用的儀器設(shè)備測(cè)試前均完成校正，樣品均在室溫下進(jìn)行測(cè)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 物相分析

用高溫固相法按照表1煅燒條件制備Na+,Dy3+,Eu3+共摻雜YAG系列熒光粉的XRD圖譜如圖1(a)所示。1 600 ℃煅燒5 h的0.5%Dy3+,15%Eu3+共摻雜YAG熒光粉，有少量微弱的中間相YAlO3(標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDF#33-0041)生成。當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的硼酸(H3BO3，99.99%)，1 450 ℃煅燒5 h制備的Dy3+單摻，Eu3+單摻，Na+,Dy3+,Eu3+共摻雜的樣品均呈現(xiàn)單一YAG(標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDF#33-0040)的立方晶相。這說明添加硼酸可以有效降低合成粉體的結(jié)晶溫度，且硼酸、Na+、Eu3+和Dy3+的摻入，不影響YAG的立方晶相。在相同配位環(huán)境下，r(Na+)(r1=0.102 nm)>r(Eu3+)(r1=0.095 0 nm)>r(Dy3+)(r1=0.090 8 nm)>r(Y3+)(r2=0.089 3 nm)，根據(jù)文獻(xiàn)[12]，r1為摻雜的陽離子半徑，r2為基質(zhì)中可取代格位的陽離子半徑，計(jì)算Na+、Eu3+或Dy3+對(duì)應(yīng)的(r1-r2)/r1分別為12.7%、6.0%和1.7%，均小于15%，說明Na+,Dy3+,Eu3+摻雜容易取代Y3+進(jìn)入晶格。圖1(b)是相應(yīng)樣品(420)衍射峰，隨著Na+,Dy3+,Eu3+摻雜濃度增加，樣品的(420)衍射峰向小角度稍有偏移。據(jù)文獻(xiàn)[13]報(bào)道，當(dāng)大半徑的Na+,Dy3+,Eu3+取代小半徑的Y3+時(shí)，引起晶格膨脹，離子之間的面間距d變大，根據(jù)布拉格方程2dsinθ=nλ(其中n：衍射級(jí)數(shù)，λ：X射線波長(zhǎng)，θ：衍射角，d：面間距)，當(dāng)λ不變，同一衍射級(jí)數(shù)，衍射角θ的值會(huì)變小，所以隨Na+,Dy3+,Eu3+摻雜濃度增加，衍射峰位置向小角度有偏移。

圖1 Na+,Dy3+,Eu3+共摻雜YAG系列熒光粉的XRD圖譜

2.2 光致光譜特性

前期實(shí)驗(yàn)中合成的YAG∶xEu3+熒光粉，當(dāng)Eu3+濃度為15%時(shí)獲得最強(qiáng)發(fā)光，所以本工作以YAG∶15%Eu3+為基礎(chǔ)，共摻雜不同濃度的Dy3+和Na+，制備Na+,Dy3+,Eu3+共摻Y(jié)AG熒光粉，研究合成材料的發(fā)光特性。

圖2(a)是用λem=590 nm監(jiān)測(cè)15%Eu3+單摻Y(jié)AG樣品和用λem=582 nm監(jiān)測(cè)0.5%Dy3+單摻Y(jié)AG樣品的激發(fā)光譜。15%Eu3+單摻樣品激發(fā)光譜在230～300 nm范圍內(nèi)有較強(qiáng)的O2--Eu3+的電荷遷移帶(CTB)，Eu3+的激發(fā)峰位于299 nm、320 nm、362～366 nm、379 nm、394 nm、418 nm和468 nm，分別源于Eu3+的7F0基態(tài)到5F2、5FJ、5D4、5GJ、5L6、5D3和5D2激發(fā)態(tài)的躍遷[14]。用λem=582 nm監(jiān)測(cè)0.5%Dy3+單摻樣品，激發(fā)光譜在200～240 nm范圍內(nèi)有部分O2--Dy3+的電荷遷移帶(CTB)，Dy3+的激發(fā)峰位于299 nm、326 nm、352 nm、366 nm、386 nm、427 nm、447 nm和478 nm，分別源于Dy3+的6H15/2基態(tài)到4D7/2、6P3/2、6P7/2、6P5/2、4I13/2、4G11/2、4I15/2和4F9/2能級(jí)的躍遷[15]。部分電荷遷移帶以及280～400 nm范圍內(nèi)Eu3+和Dy3+激發(fā)峰在299 nm和366 nm處有重疊，其中366 nm激發(fā)峰分別對(duì)應(yīng)Eu3+的(7F0→5D4)和Dy3+的(6H15/2→6P5/2)躍遷。

圖2 15%Eu3+和0.5%Dy3+單摻Y(jié)AG樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜

圖2(b)是用λex=394 nm激發(fā)15%Eu3+單摻樣品，最強(qiáng)發(fā)射峰出現(xiàn)在590 nm，其屬于Eu3+的5D0→7F1磁偶極躍遷[16]，說明本實(shí)驗(yàn)中，Eu3+主要處于反演對(duì)稱中心。當(dāng)Eu3+處于非反演對(duì)稱中心格位時(shí)，會(huì)出現(xiàn)Eu3+的5D0→7F2(610 nm附近)電偶極躍遷幾率最大[17]。用λex=366 nm激發(fā)0.5%Dy3+單摻樣品的發(fā)射峰位于483 nm、582 nm和673 nm處，分別對(duì)應(yīng)4F9/2→6H15/2、4F9/2→6H13/2和4F9/2→6H11/2躍遷，為Dy3+的藍(lán)光、黃光和紅光發(fā)射。582 nm處的發(fā)射峰強(qiáng)于483 nm的發(fā)射峰的原因是Dy3+占據(jù)了晶格中Y3+的高對(duì)稱位[14]。從圖中可以看出Dy3+和Eu3+的發(fā)射峰在590 nm左右有重疊。

圖3 YAG∶15%Eu3+,zDy3+樣品的激發(fā)光譜

圖3是用λem=590 nm監(jiān)測(cè)YAG∶15%Eu3+,zDy3+(z=0%，0.5%，1%，3%，6%，10%)樣品的激發(fā)光譜，均出現(xiàn)位于352 nm、366 nm的Dy3+的激發(fā)峰以及位于394 nm的Eu3+特征激發(fā)峰。隨Dy3+濃度的增加，Dy3+和Eu3+的激發(fā)強(qiáng)度都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在Dy3+濃度為0.5%時(shí)，Dy3+和Eu3+均獲得較強(qiáng)激發(fā)。圖4(a)、(b)和(c)是分別用λex=247 nm、λex=366 nm和λex=394 nm激發(fā)YAG∶15%Eu3+,zDy3+(z=0%，0.5%，1%，3%，6%，10%)樣品的發(fā)射光譜。分別用λex=247 nm和λex=394 nm激發(fā)樣品時(shí)(見圖4(a)和圖4(c))，發(fā)射光譜只出現(xiàn)Eu3+的發(fā)射峰，且在590 nm處的發(fā)光強(qiáng)度先增大后減小，沒有出現(xiàn)Dy3+的發(fā)射峰，當(dāng)Dy3+的摻雜濃度達(dá)到0.5%時(shí)，Eu3+發(fā)光強(qiáng)度分別提高1.6倍和2.1倍。有文獻(xiàn)[18-19]報(bào)道，Dy3+的4F9/2能級(jí)與Eu3+的5D0能級(jí)相近，可以進(jìn)行能量傳遞，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，此時(shí)存在Dy3+→Eu3+的能量傳遞。

當(dāng)用λex=366 nm激發(fā)YAG∶Eu3+,Dy3+樣品時(shí)，發(fā)射譜出現(xiàn)了483 nm、582 nm和674 nm處的Dy3+的藍(lán)光、黃光和紅光發(fā)射，以及590 nm及612 nm處Eu3+的橙紅光發(fā)射，如圖4(b)所示。隨Dy3+摻雜濃度的增加，Dy3+的582 nm處的發(fā)光強(qiáng)度先增大后減小，而Eu3+的590 nm發(fā)光強(qiáng)度一直降低，這說明用λex=366 nm激發(fā)Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG樣品時(shí)，存在Eu3+→Dy3+的能量傳遞[20-21]。當(dāng)Dy3+濃度繼續(xù)增加時(shí)，離子間無輻射弛豫概率增大，發(fā)生濃度猝滅，Eu3+和Dy3+發(fā)光都減弱[22]。據(jù)文獻(xiàn)[20]報(bào)道，在不同激發(fā)波長(zhǎng)下，有可能存在共摻雜離子間的能量傳遞，也就是共摻雜離子的能量傳遞方向會(huì)發(fā)生變化。

圖5(a)是Eu3+和Dy3+受激躍遷的能級(jí)圖。用λex=394 nm和λex=247 nm激發(fā)YAG∶Eu3+,Dy3+時(shí)，受激發(fā)的Eu3+主要位于5L6能級(jí)，同時(shí)被激發(fā)的Dy3+位于7P5/2能級(jí)。當(dāng)Eu3+從5L6通過無輻射弛豫到5D1和5D0能級(jí)時(shí)，Dy3+從7P5/2弛豫到4F9/2能級(jí)，此時(shí)Dy3+位于的4F9/2能級(jí)比Eu3+的5D1和5D0能級(jí)位置高，所以Dy3+易將能量傳遞給Eu3+。用λex=366 nm激發(fā)YAG∶Eu3+,Dy3+樣品時(shí)，受激發(fā)位于5D4的Eu3+與受激發(fā)位于6P5/2的Dy3+能級(jí)位置非常接近，且由于Eu3+濃度較大，受激發(fā)光子數(shù)較多，Dy3+濃度非常小，受激發(fā)光子數(shù)少，能量較少，此時(shí)Eu3+更容易將能量傳遞給Dy3+，從而使Dy3+弛豫到4F9/2的能量增加，引起Dy3+發(fā)光增加，Eu3+發(fā)光減弱。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)不同時(shí)，會(huì)影響共摻雜離子的能量傳遞方向。圖5(b)是用λem=590 nm監(jiān)測(cè)YAG∶15%Eu3+,10%Dy3+,0.5%Na+共摻Y(jié)AG樣品的激發(fā)光譜，相比YAG∶15%Eu3+,10%Dy3+樣品，0.5%Na+共摻雜后，粉體中Dy3+和Eu3+激發(fā)光強(qiáng)均增強(qiáng)。用λex=394 nm激發(fā)時(shí)，相比YAG∶15%Eu3+,10%Dy3+，共摻雜0.5%Na+后的粉體中Dy3+發(fā)光增強(qiáng)1.6倍，Eu3+發(fā)光增強(qiáng)1.8倍。當(dāng)用λex=366 nm激發(fā)時(shí)，相比YAG∶15%Eu3+,10%Dy3+，共摻雜0.5%Na+后的粉體，Dy3+發(fā)光增強(qiáng)1.5倍，Eu3+發(fā)光增強(qiáng)1.6倍。據(jù)文獻(xiàn)[23]報(bào)道，適量Na+摻雜熒光粉，會(huì)減少樣品的表面缺陷，促進(jìn)發(fā)光。此外，半徑較大的Na+(r=0.102 nm)摻入晶格，取代Y3+(r=0.089 3 nm)，使晶格對(duì)稱性降低，改善發(fā)光中心的發(fā)光[24]。

圖5 (a)Eu3+和Dy3+的能級(jí)圖和(b)YAG∶15%Eu3+,10%Dy3+,Na+樣品的激發(fā)及發(fā)射光譜

熒光粉發(fā)光顏色與稀土離子在不同激發(fā)下光譜中相應(yīng)波長(zhǎng)處的光強(qiáng)有關(guān)，由圖5(b)可知，用λex=394 nm激發(fā)YAG∶15%Eu3+,10%Dy3+,0.5%Na+時(shí),Eu3+的發(fā)射光強(qiáng)比Dy3+的發(fā)射光強(qiáng)增大的多，光譜圖中Eu3+的每一個(gè)發(fā)射峰也相應(yīng)增強(qiáng)，所以熒光粉紅光增多。當(dāng)用λex=366 nm激發(fā)樣品時(shí)，雖然590 nm處發(fā)射光強(qiáng)比582 nm處增強(qiáng)的多，但此時(shí)Dy3+的483 nm(藍(lán)光)處的群峰和537 nm(綠光)處的寬峰，增強(qiáng)的比Eu3+的610 nm(橙光)處的群峰增強(qiáng)的多，幾種光混合后產(chǎn)生白光。

2.3 壽命和能量傳遞效率

圖6(a)、(b)和(c)是用λex=366 nm 或λex=394 nm 激發(fā)獲得的582 nm(4F9/2→6H13/2躍遷)以及λem=590 nm(7F0→5L6躍遷)的YAG∶Eu3+,Dy3+,Na+樣品的熒光衰減曲線。用公式(1)和(2)進(jìn)行雙指數(shù)衰減擬合衰減曲線計(jì)算出樣品的熒光壽命[25]。

(1)

(2)

式中:I是發(fā)射光強(qiáng)；t是測(cè)光強(qiáng)時(shí)的實(shí)際壽命；τ是計(jì)算后得到的平均壽命；τ1/τ2是快/慢組分熒光壽命；A1/A2是快/慢組分?jǐn)M合參數(shù)。對(duì)熒光衰減曲線擬合得τ1、A1、τ2、A2的數(shù)值，擬合系數(shù)均在1.0～1.3之間。

圖6 YAG∶Eu3+,Dy3+,Na+樣品的衰減曲線

表2是用λex=366 nm和λex=394 nm激發(fā)YAG∶15%Eu3+,zDy3+(z=0%，0.5%，1%，3%，6%，10%)樣品的熒光壽命。用λex=394 nm激發(fā)YAG∶15%Eu3+,zDy3+樣品，隨Dy3+濃度的增加，Eu3+熒光壽命先增大后減小，Dy3+熒光壽命一直減小，此時(shí)存在Dy3+→Eu3+的能量傳遞。原因是Dy3+位于的4F9/2能級(jí)比Eu3+的5D1和5D0能級(jí)位置高，所以Dy3+易將能量傳遞給Eu3+[18-19]。當(dāng)用λex=366 nm激發(fā)YAG∶15%Eu3+,zDy3+樣品時(shí)，隨Dy3+濃度的增加，Eu3+熒光壽命減少，Dy3+熒光壽命先增強(qiáng)后減弱，此時(shí)存在Eu3+→Dy3+的能量傳遞[20-21]。原因是受激發(fā)位于5D4的Eu3+與受激發(fā)位于6P5/2的Dy3+能級(jí)位置非常接近，且由于Eu3+濃度較大，光子數(shù)多，能量多，Dy3+濃度非常小，能量少，所以Eu3+更容易將能量傳遞給Dy3+，使Dy3+弛豫到4F9/2的能量增加，引起Dy3+壽命增加，Eu3+壽命減弱。當(dāng)Dy3+濃度繼續(xù)增加時(shí)，發(fā)生濃度猝滅[22]。

用λex=394 nm或λex=366 nm激發(fā)0.5%Na+,10%Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG樣品，相比10%Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG樣品，Dy3+和Eu3+的熒光壽命均明顯增加。據(jù)文獻(xiàn)[26]報(bào)道，半徑較大的Na+(r=0.102 nm)摻入晶格，不論是填于晶格空隙中，還是取代Y3+的格位，都會(huì)使Dy3+和Eu3+附近的晶格對(duì)稱性降低，f-f躍遷概率增大，壽命增大。

能量傳遞效率是表征白光LED熒光粉性能的一個(gè)重要參數(shù)，用公式(3)[27-28]計(jì)算能量傳遞效率。用λex=366 nm激發(fā)YAG∶15%Eu3+,zDy3+(z=0%，0.5%，1%，3%，6%，10%)，隨Dy3+濃度的增加，Eu3+→Dy3+的能量傳遞效率逐漸增加，當(dāng)Dy3+濃度為10%時(shí)得到最大能量傳遞效率為84.23%。用λex=394 nm激發(fā)YAG∶15%Eu3+,zDy3+(z=0%，0.5%，1%，3%，6%，10%)，隨Dy3+濃度的增加，Dy3+→Eu3+的能量傳遞效率逐漸增加，當(dāng)Dy3+濃度為10%時(shí)，得到最大能量傳遞效率為88.9%。

μτ=1-τS/τS0

(3)

式中：τS0∶Eu3+的熒光壽命；τS∶Dy3+摻雜時(shí)Eu3+的壽命。

表2 Na+,Dy3+,Eu3+共摻Y(jié)AG樣品熒光壽命

2.4 Na+,Dy3+,Eu3+共摻Y(jié)AG的色坐標(biāo)及色溫

圖7(a)、(b)和(c)是用CIE1931-XYZ 色度系統(tǒng)和光譜儀測(cè)量Na+,Dy3+,Eu3+共摻Y(jié)AG合成粉體的色度坐標(biāo)。用公式(4)[29]McCamy經(jīng)驗(yàn)理論關(guān)系式，計(jì)算與色坐標(biāo)相關(guān)的參數(shù)相對(duì)色溫(CCT)，其中n=(x-xc)/(y-yc)，(x,y)是樣品的色坐標(biāo)，中心色度坐標(biāo)是(xc,yc)=(0.332 0,0.185 8)。表3列出了不同激發(fā)下樣品的色坐標(biāo)及相對(duì)色溫值。其中YAG∶15%Eu3+,zDy3+(z=0%，0.5%，1%，3%，6%，10%)樣品，隨著Dy3+濃度增加其色坐標(biāo)均呈線性變化。

圖7 Na+,Dy3+,Eu3+共摻Y(jié)AG樣品的CIE色度圖

表3 Na+,Dy3+,Eu3+共摻Y(jié)AG樣品的色坐標(biāo)及相對(duì)色溫?cái)?shù)據(jù)

CCT=-437n3+3 601n2-6 861n+5 512.31

(4)

用λex=247 nm激發(fā)Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG樣品，隨Dy3+濃度增加，樣品色度坐標(biāo)從紅色光區(qū)向白色光區(qū)移動(dòng)，Dy3+濃度為10%時(shí)，色坐標(biāo)為(0.388 6,0.398 5)，色溫為3 933 K，比較接近標(biāo)準(zhǔn)白光色坐標(biāo)。

用λex=366 nm激發(fā)Na+,Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG樣品，隨Dy3+濃度增加，樣品的色坐標(biāo)從紅色光區(qū)向黃綠色光區(qū)移動(dòng)，Dy3+濃度為3%時(shí)，樣品色坐標(biāo)為(0.434 2,0.413 4)，色溫為3 118 K接近暖白光，當(dāng)Dy3+濃度為3%，Na+濃度為0.5%時(shí)，樣品的色坐標(biāo)為(0.348 1,0.397)，色溫為5 010 K，最接近白光(0.33,0.33)，色溫為5 608 K。

用λex=394 nm激發(fā)Na+,Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG樣品，隨Dy3+濃度增加，樣品的色坐標(biāo)從紅色光區(qū)向暖白色光區(qū)移動(dòng)，Dy3+濃度為10%時(shí)，樣品色坐標(biāo)為(0.497 1,0.392 7)，色溫為2 109 K，最接近暖白光，當(dāng)共摻雜0.5%Na+后，樣品的色坐標(biāo)為(0.466 7,0.416 8)，色溫為2 650 K，最接近商用標(biāo)準(zhǔn)暖白光色坐標(biāo)(0.463,0.420)，色溫為2 850 K?？梢钥闯鰳悠吩诓煌ぐl(fā)波長(zhǎng)下均有接近暖白光的色坐標(biāo)，其色溫均低于4 500 K，達(dá)到商用暖白光使用標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 論

用高溫固相法制備了Na+,Dy3+,Eu3+摻雜YAG系列熒光粉。X射線衍射結(jié)果顯示，適量硼酸摻入可以有效降低粉體的結(jié)晶溫度，Na+,Dy3+,Eu3+摻雜基本不影響YAG的立方晶相。當(dāng)用λex=366 nm激發(fā)Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG時(shí)，隨Dy3+濃度的增加，Eu3+發(fā)光減弱且壽命減少，Dy3+發(fā)光及壽命均先增強(qiáng)后減弱，此時(shí)存在Eu3+→Dy3+的能量傳遞，當(dāng)Dy3+濃度為10%時(shí)，計(jì)算得到Eu3+→Dy3+的能量傳遞效率為84.23%。當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為366 nm時(shí)，與10%Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG樣品比較，摻雜0.5%Na+后，Dy3+的發(fā)光增強(qiáng)1.5倍，Eu3+的發(fā)光增強(qiáng)1.6倍，色坐標(biāo)為(0.348 1,0.397)，色溫為5 010 K，最接近白光色坐標(biāo)值。用λex=247 nm和λex=394 nm激發(fā)Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG粉體，隨Dy3+濃度的增加，Eu3+發(fā)射光強(qiáng)先增大后減小，Dy3+發(fā)光減弱，此時(shí)存在Dy3+→Eu3+的能量傳遞。用λex=394 nm激發(fā)Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG粉體，隨Dy3+濃度的增加，Eu3+壽命先增大后減小，Dy3+壽命一直減小，當(dāng)Dy3+濃度為10%，此時(shí)Dy3+→Eu3+的能量傳遞效率為88.9%。當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為394 nm時(shí)，與10%Dy3+,15%Eu3+共摻Y(jié)AG樣品比較，摻雜0.5%Na+后，Dy3+的發(fā)光增強(qiáng)1.6倍，Eu3+的發(fā)光增強(qiáng)1.8倍，色坐標(biāo)為(0.466 7,0.416 8)，色溫為2 650 K，最接近商用暖白光。