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科学研究

祝贺潘跃晓老师指导研究生朱梦梦在JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY上发表学术论文

发布时间:2018-10-09    来源:化学与材料工程学院    作者:    点击次    [点击关闭]

题目(英文):Formation mechanism and optimized luminescence of Mn4+-doped unequal dual-alkaline hexafluorosilicate Li0.5Na1.5SiF6.

题目(中文):Mn4+掺杂不等双碱六氟硅酸盐Li0.5Na1.5SiF6的形成机理和优化发光。

期刊名称及期号、页码:J. Am. Ceram. Soc., 2018, 101, 4983-4993.

作者:Mengmeng Zhu, Yuexiao Pan, Xian Chen, Hongzhou Lian and Jun Lin

作者(中文):朱梦梦,潘跃晓,陈锡安,连洪州,林君

摘要:A novel red phosphor Li0.5Na1.5SiF6:Mn4+ (LNSF:Mn) based on the unequal dual-alkaline hexafluorosilicate with superior optical performances has been synthesized via ionexchange between [MnF6]2and [SiF6]2at room temperature. The composition and the crystal structure of the as-obtained phosphor LNSF:Mn were determined by energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDS) and x-ray diffraction (XRD), respectively. The formation mechanism of the red phosphor LNSF:Mn has been discussed in detail. The phosphor LNSF:Mn exhibits good chromaticity properties and a quantum yield (QY) of 96.1%, which are better than the identified fluorosilicate phosphors Na2SiF6:Mn4+(NSF:Mn) and K2SiF6:Mn4+ (KSF:Mn). A broad and intense absorption in the blue and a bright emission in redshifted wavelengths make the phosphor LNSF:Mn a desired candidate for applications in warm white lightemitting diodes.

研究现状:

  白光LED(WLEDs)具有高效能、长寿命以及环境友好性,获得了广泛的关注。传统白光LED的合成方法是在蓝光的GaN芯片涂上黄色荧光粉YAG:Ce产生冷白光,其缺点是光谱中缺少红光成分。为了满足室内照明的要求,理想的是能够得到高显色指数(>80)和较低色温(<4000)的暖白光。因此,应该探索在蓝光区域有强吸收在红光区域有强发射的红色荧光粉,以便在暖白光LED中的应用。Eu2+掺杂的红色氮化物由于其优异的发光效率和热稳定性而广泛用于WLEDs市场。然而,其对空气敏感的起始材料需要苛刻的合成条件,以及氮化物荧光粉的重吸收,使得它们不能成为竞争产品的有利候选者。因此希望能够通过较温和的合成路线制备窄带发射、宽带激发和较低重吸收的红色荧光粉。

  近年来,人们开发用来代替氮化物的红色荧光粉得到了广泛关注。特别是,由于其独特的3d3电子构型,Mn4+在红光到红外(IR)区域通常都会显示尖锐的发射峰,因此对Mn4+的关注度越来越高。Mn4+位于八面体格位是良好的发光中心,而且它们具有窄带红光发射、宽带蓝光激发、更少的重吸收和没有昂贵的稀土金属,因此在暖白光LED领域中具有潜在的应用。

就主体晶格而言,有三种类型的Mn4+掺杂的红色荧光粉。首先是Mn4+掺杂的复合氧化物,包括铝酸盐、锗酸盐和钛酸盐。其中Mn4+占据由六个氧离子配位的八面体中心,发出红光。其次是A2XF6(A= Na, K, Cs; X=Si, Ti, Ge和Zr)和BaYF6(Y=Si和Ti)形式Mn4+掺杂的六氟化物。当Mn4+取代由六个F-离子配位的八面体位点时,在蓝光区域有较宽的吸收带,在红光区域有尖锐的发射峰。第三种就是Mn4+掺杂碱金属六氟铝酸盐和六氟鎵酸盐荧光粉,其中Mn4+取代Al3+或Ga3+离子,F-补偿电荷达到电荷平衡。

创新点:

  常温常压下搅拌即可获得Mn4+掺杂不等双碱六氟硅酸盐Li0.5Na1.5SiF6(LNSF)红色荧光粉。LNSF:Mn中较弱的晶体场强度和较低的Mn4+局域对称性导致更强的ZPL和更好的色坐标。LNSF:Mn的荧光强度高,在红光区峰型尖锐,色纯度高,有利于补偿白光LED中缺失的红光成分。用Li0.5Na1.5SiF6:Mn4+ 红色荧光粉所制备的WLED显示出理想的暖白光,其色坐标为(0.391,0.381),色温)低为3975.3 K,较高的显色指数其值为91.06。与比Na2SiF6:Mn4+和K2SiF6:Mn4+红色荧光粉量子效率相比,Li0.5Na1.5SiF6:Mn4+的量子效率更高,其值高达96.1%,我们也研究了不同温度下样品的SEM图像,SEM图像显示在低于120的温度下获得的LNSF:Mn 由不规则颗粒形状组成,具有光滑表面,边缘清晰,平均尺寸为约5-10 m。 在160下获得的LNSF:Mn样品显示出由微米颗粒和微米棒组成的混合形貌,微米棒的长度约为5 m,直径约为3 m,并具有良好的结晶度。

原文链接:https://doi.org/10.1111/jace.15770