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

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。