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Sr2MgSi2O7:Eu2+的发光性能：应用于NUV发光二极管的蓝色荧光粉1引言建立在发光二极管器件基础上的固态照明（SSL）材料已经被广泛地研究作为白炽灯之后的下一代光源材料和荧光灯。商业上最流行的荧光粉转换白光LEDs（PC-WLED）一般由蓝色切片和黄色磷光粉组成，如YAG:Ce3+。另一种PC-WLED是由近紫外（NUV）晶片加红/绿/蓝色荧光粉组成，它具有以下优点：如颜色灵活，更高的稳定性和效率。对于NUV芯片常见的荧光粉BaMgAl10O17：Eu2 +的和LiSrPO4：Eu2 +的蓝，长余辉发光材料SrAl2O4：Eu2 +的和SrGa2S4：Eu2 +的绿色，Y2O2S：Eu3 +的红色。然而，在该系统中的当前使用的蓝色成分具有发射差，因为迅速在400nm处降低激发光强度以及由绿色和红色磷光体强重吸收的蓝光发射,因此，有必要开发新的蓝色荧光体，可以是通过NUV有效地激发，以提高其发光效率。碱土硅酸盐是已经得到了相当重视的发光材料，因为它们是合适的宿主具有较高的化学稳定性和各种晶体结构。基于以R2SiO4，R2MgSi2O7，R2MgSi2O8(R=Ba, Sr, Ca)为基质的荧光材料的研究受到了很大的重视，然而，Sr2MgSi2O7大多是用来作为余辉荧光粉。Sr2MgSi2O7荧光粉LED应用的报道却很少，在本文中，一个NUV可适性的蓝色荧光粉Sr2MgSi2O7：通过Eu2 +的方法合成，对L性能，浓缩淬火和热淬火等行为都进行了认真地研究。2实验SR MgSi：Eu2 +材料通过反应制备。适当数量的原材料SrCO3 (A. R.)，4 Mg(OH)2MgCO3 (A. R.)，SiO2 (A. R.)和Eu2O3 (99.99%)经研磨后充分混合。在还原气氛（H 2=90:10 N 2）下烧结，1250下进行3小时。该产品的X-射线粉末衍射（XRD）图案记录在采用CuK辐射（=1.5403埃）的本理学D / maxIIIA衍射仪上。所有荧光粉的光激发（PLE）和发射（PE）光谱范围，以及随温度而变的PL光谱范围，所有结果都通过EDINBURGH FLS920结合荧光寿命及恒稳态分光仪上，并用450W疝气灯作为激光源。LED参数的测量应用EVERFINE PMS-80 UV-VIS-IR 可见 - 红外分光光度计。 所有测量均在室温下。3结果和讨论3.1 荧光粉的相组成在1250下烧结，试样的X射线衍射图谱如图1。通过PDF 75-1736的值范围内所有峰值都可索引在Sr2MgSi2O7相上，这表明得到了单相的荧光体，和掺杂Eu2 +离子并没有改变基质晶体晶格。Sr2MgSi2O7 具有四方结构的P-421m（113）空间群。单个细胞体积和晶格参数为329.403 ，a =7.996 A，B=7.996 A，C=5.152。3.2 光致发光性能SR2-MgSi2O7：0.06Eu2+荧光粉的PLE（em=470 nm）和的光致发光光谱（ex=395纳米）如图2所示。从图2中可以看出，该PLE光谱显示了一个宽从 300纳米至420纳米的吸收带，这表明该荧光体可以有效地通过UV光在室温下激发， Sr2MgSi2O7：Eu2 +最具优势的是其广泛的激发带覆盖整个紫外区，其激发效率高均匀在从350纳米到420纳米的范围内。所使用的蓝色分量中NUV发光二极管的电流具有的，因为快速激发强度的在400nm处减小发射较差。使用蓝色分量中NUV发光二极管的电流具有较差的发射效率，因为快速激发强度的在400nm处减小。BAM：Eu2 +的激发光谱离子包括大约174，250和310 nm的三个频带，但在400nm处的激发效率是非常低的。同样的现象也适用于蓝色发光荧光粉ABPO4：Eu2 +（A =锂离子，钠离子，钾离子，B =锶离子，钡离子）。KSrPO4：Eu2 +，LiSrPO4：Eu2 +和LiBaPO4：Eu2 +的激发光谱的峰值波长为360nm，356 nm和348 nm。让人振奋的是在395 nm时，荧光体显示激发出强烈的蓝色发光带中心波长为470 nm，全宽度半最大值（FWHM）为约48纳米，这证明了Eu3 +离子在此结晶矩阵已经减少到Eu2 +。发射带似乎是不对称的长波长区域，这表明不同的发光中心的存在其上。图2的点划线表示高斯公式分别在468nm和507 nm处与发光带最大值拟合。这个磷光体具有两个不同的发射峰的现象可以通过Eu2 +离子可占据在宿主晶格两种不同的晶格点进行说明。在Sr2MgSi2O7晶体结构，锶的配位数为6和8。当Eu2 +离子进入晶格，它只会取代原来的锶离子的位置。所以，Eu2 +离子将占据两个不同的格点（EU1和EU2）与6或8的配位数。根据范Uitert的报告，对于大多数二价和三价的一些罕见的离子在合适的宿主，如硫化物，氧化物，卤化物和铝酸盐，下面的经验公式提供了一个良好的适合于Eu2 +的和Ce3 +的发射峰，其中E代表能量（CM-1）的位置的Eu2 +的发射，Q为能量的位置越低d级边缘的 Eu2 +离子（Q =34000cm1），V为活化剂的化合价，这里V = 2，a是该formanion（以电子伏特）的原子的电子亲和势，以及r是半径主机通过阳离子活化剂取代。通过使用一个数值为O（2.5 EV 23），锶原子的Sr2MgSi2O7协调数（n=6或8），R =1.13 A（N=6）和r=1.26A（N =8），其计算值和实测值示于表1中。计算值与实测值之间的差异可能是由于各种因素，如共价键，斯托克斯位移和d轨道的择优取向。由于Sr（n= 8）比Sr（n= 6）的配位数大，相应条带的强度具有相同的随配位数增大而增大的倾向。3.3 Sr2MgSi2O7：xEu2+的浓度淬灭SR2-xEuxMgSi2O7样品不同Eu2 +含量（X =0.01-0.16）由395 nm的光激发下PL谱如图3所示。 因为掺杂Eu2 +的浓度变化，Eu2 +离子的形状和峰位置的发射功能没有明显的变化。发光强度增大，直至x等于0.06，则它减小，因为 的浓度猝灭效应。相对于荧光体的能量转移机理，Blasse指出的临界传输距离（Rc）为约等于球体与此体积半径的两倍。其中Xc是临界浓度，N是阳离子，在单结构单元中，V是晶胞的体积。通过采取V，N和XC的实验和分析值（329.40 A3，415，0.06），临界传输距离被计算为约13.78埃。根据德克斯特对非辐射能量转移理论，临界转移距离（RC）可以从光谱的实验数据来计算。其中P是Eu2 +的离子的吸收跃迁的振子强度，E为最大光谱重叠（445纳米）的能量和SO是光谱重叠积分。当考虑到吸收带，P是10-2。 E和S.O.为2.78 eV和派生其外光谱0.0096 EV-1。得到的RC=13.02的值。因此，基于晶体结构数据的RC值与该光谱的实验数据吻合较好。由于Sr2MgSi2O7：0.06Eu2+样品具有最强的发射强度，它被选择作进一步鉴定。 由于Eu2 +离子在Sr2MgSi2O7：xEu2+的荧光机制，荧光粉允许在4f到5d的氛围内进行电偶极跃迁，能量传递的过程中应该在一个电动多极-多级交互下进行控制。根据范Uitert的报告，每个活化剂离子的发射强度（I）的公式如下：其中x为活化剂浓度，I / x是每活化剂浓度（x）的发光强度（I）和K和是对于相同的激励条件对于给定的基质晶体的常数。Q =3表示的近邻离子间的能量转移，而Q =6，8和10 ，代表偶极 - 偶极，偶极 - 四极杆和四极 - 四极相互作用。根据该方法，Sr2MgSi2O7：xEu2+的发光强度测量与掺杂Eu2 +的含量为10，12，14，和16（摩尔），浓度依赖性曲线（log (I/x)log x）示于图3b。线性拟合依据logI/ X和log x， 斜率为-1.98。 Q的值可以计算为5.88，这个值接近6，表示该淬火行为是偶极 - 偶极互动影响的行为。3.4 Sr2MgSi2O7：xEu2+的热淬火 图4a给出Sr2MgSi2O7：0.06Eu2+的发光光谱的热猝灭：在各种温度下从100 K至350 K。它逐渐降低到其初始值的50，在275 K，然后进一步下降至约20，至330 K。为了研究热淬火处理，使用Arrhenius方程对淬火数据进行拟合 30：其中，I0为初始强度，I（T）是强度在给定的温度T，c为热骤冷尝试0和Eu2 +的衰变速率v中，E是为热骤冷的能量势垒，和k之间的比率玻尔兹曼常数。尝试速率0具有类似最大声子频率（61014Hz相应20000-1声子能量）的大小。Eu2 +离子在5f-4d范围的辐射衰变率通常1.1106赫兹。因此c的值取为5.45108 。图4b表示ln（I0/ I）-1对1 /（KT）的活化能（E），从线性拟合的斜率得到的值是0.40553伏特的Sr2MgSi2O7：Eu2 +。根据淬火温度T0.5和能量势垒E之间的简单经验关系式30估计T0.5的价值在275 K E被计算为0.4044 eV，这与使用Arrhenius方程得到的值有很好的一致性。3.5 所制作的LED灯的性能 为了探讨在应用NUV发光二极管作为合成荧光粉的潜力，蓝色LED灯是由预涂层Sr2MgSi2O7：0.06Eu2+荧光粉制作到395 nm的发光InGaN芯片上。图5示出，无荧光体制造的蓝色LED灯和以在20mA的正向偏压下原始NUV的电致发光光谱的LED为参考，在图中比较这两个曲线，可以看出，在近紫外灯周围395 nm从InGaN芯片发射被Sr2MgSi2O7：0.06Eu2+显著地吸收同时向下转换成一个密集的宽频带蓝光。蓝色LED的CIE色度坐标进行计算为（0.1416，0.2283）。4 结论 Sr2MgSi2O7：Eu2 +蓝色发光材料已经已经通过固相反应合成。其PLE光谱表明宽频带吸收在300-420 nm范围内，该匹配NUV芯片的发光良好。光致发光光谱为宽波段，但不对称的蓝色发光中心波长为4