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阐明Sr2Al3O6F:Eu3+氧氟化物的结构并优化其光致发光性能以应用于冷白光LED

DOI:10.1016/j.jallcom.2020.154015 期刊:Journal of Alloys and Compounds 出版年份:2020 更新时间:2025-09-19 17:13:59
摘要: 本文采用固相法合成了六方晶系的Sr2Al3O6F。通过Rietveld精修对Sr2Al3O6F的X射线衍射图谱进行分析,得到晶格参数a=17.8232(1)?,c=7.2168(0)?。键价和与全局不稳定性指数进一步验证了该晶体结构的稳定性。采用密度泛函理论分析了Sr2Al3O6F的电子和光学行为,所得晶格参数和直接带隙计算结果与实验数据吻合良好。X射线光电子能谱(XPS)证实了Sr2Al3O6F的化学状态和元素组成。 为评估该结构作为高效红色荧光粉的适用性,合成了一系列Eu3+掺杂的Sr2-xEuxAl3O6F(x=0.0-0.10),在紫外和蓝光激发下呈现强烈的红橙色发射(5D0→7F1,2)。当x=0.10时,由于发光猝灭,5D0→7F2跃迁对应的荧光强度显著降低。但通过用0.1mol Ba2+离子取代0.1mol Sr2+离子,Sr1.9Al3O6F:Eu0.1样品的荧光强度得到进一步提升。通过Judd-Ofelt理论分析了各发射带的辐射特性。 优化后的Sr1.8Al3O6F:Ba0.1/Eu0.1荧光粉呈现高红色纯度(>95%),在150℃时具有约72%的中等热稳定性,表明其可作为白光LED的理想红色组分。由商用黄色荧光粉与优化样品组成的白光LED发出明亮白光,显色指数(CRI)达80.5%,相关色温(CCT)为5510K,色坐标(CIE)为(0.33,0.36),证明Sr1.8Al3O6F:Ba0.1/Eu0.1是冷白光LED的合适红色组分。
作者: P. Ranjith,S. Sreevalsa,Jyoti Tyagi,K. Jayanthi,G. Jagannath,Pritha Patra,Shahzad Ahmad,K. Annapurna,Amarnath R. Allu,Subrata Das
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研究概述 实验方案 设备清单

阐明Sr2Al3O6F:Eu3+氧氟化物的结构并优化其光致发光性能,以应用于冷白光LED。

通过固相法制备了具有六方结构的无掺杂及Eu3?掺杂Sr?Al?O?F微晶荧光粉。价键求和与全局不稳定性指数结果证实了XRD精修图谱及晶体结构的稳定性。DFT理论计算带隙为4.76 eV,与DRS估算的实验值5.02 eV接近。λex=393和464 nm下的PL发射结果表明,最优样品Sr?.?Al?O?F:Ba?.?/Eu?.?呈现高红色纯度(>95%),是理想的白色LED红色组分。将该优化荧光粉与商用黄色荧光粉组合制成的白光LED展现出明亮白光发射,显色指数80.5%,相关色温5510 K,CIE坐标(0.33, 0.36)。所有研究结果表明该荧光粉完全适用于制备冷白光LED。

该研究受限于较高Eu3?掺杂浓度(x=0.10)时观察到的浓度猝灭效应,这会降低光致发光强度。此外,研究也承认需要进一步探究Ba2?共掺杂对结构的影响。

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