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SrZn2(PO4)2:Sn2+,Mn2+荧光粉的发光性质及其能量传递机理

熊晓波 刘万里 袁曦明 刘金存 宋江齐 梁玉军

SrZn2(PO4)2:Sn2+,Mn2+荧光粉的发光性质及其能量传递机理

熊晓波, 刘万里, 袁曦明, 刘金存, 宋江齐, 梁玉军
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  • 采用高温固相法制备了SrZn2(PO4)2:Sn2+(SZ2P:Sn2+), SrZn2(PO4)2:Mn2+(SZ2P:Mn2+), SrZn2 (PO4)2:Sn2+, Mn2+(SZ2P:Sn2+, Mn2+) 荧光粉. 通过X射线衍射、激发和发射光谱详细研究了荧光粉的物相和发光性质. 在SrZn2(PO4)2 基质中, Sn2+离子发射光谱是峰值位于461 nm宽带谱, 归属于Sn2+离子的3P1→1S0能级跃迁, SZ2P:Mn2+激发光谱由基质吸收带(200–300 nm)和位于352, 373, 419, 431和466 nm的一系列激发峰组成, 分别对应Mn2+离子的6A1(6S)→4E(4D), 6A1(6S)→4T2(4D), 6A1(6S)→[4A1(4G), 4E(4G)], 6A1(6S)→4T2(4G)和6A1(6S)→4T1(4G)能级跃迁, 因此, SZ2P:Sn2+ 的发射光谱与SZ2P:Mn2+的激发光谱有较大范围的重叠. 结果表明Sn2+对Mn2+发光有明显的敏化作用. 基于Dexter电多极相互作用能量传递公式和Reisfeld近似原理分析, 荧光粉SZ2P:Sn2+, Mn2+中Sn2+-Mn2+离子之间的能量传递机理属于电四极-电四极相互作用引起的共振能量传递, 并计算出Sn2+-Mn2+离子之间能量传递临界距离Rc ≈ 1.78 nm. 通过改变Sn2+, Mn2+离子掺杂浓度, 实现了荧光粉发光颜色的调节, 在254 nm短波紫外激发下荧光粉发出较强的蓝白光. 研究结果表明SZ2P:Sn2+, Mn2+荧光粉有望应用于紧凑型节能灯照明领域, 随着半导体紫外芯片技术的发展, 有潜力应用于未来的白光发光二极管照明领域.
      通信作者: 袁曦明, xmyuan@foxmail.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 21171152)、湖北省自然科学基金(批准号: 2013CFB036)和湖北省教育厅科学研究计划(批准号: B2014016)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-19
  • 修回日期:  2015-09-29
  • 刊出日期:  2015-12-20

SrZn2(PO4)2:Sn2+,Mn2+荧光粉的发光性质及其能量传递机理

  • 1. 中国地质大学材料与化学学院, 教育部纳米矿物材料及应用工程研究中心, 武汉 430074;
  • 2. 湖北警官学院, 法庭科学湖北省重点实验室, 武汉 430034;
  • 3. 武汉市农业委员会, 农业技术推广中心, 武汉 430016
  • 通信作者: 袁曦明, xmyuan@foxmail.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 21171152)、湖北省自然科学基金(批准号: 2013CFB036)和湖北省教育厅科学研究计划(批准号: B2014016)资助的课题.

摘要: 采用高温固相法制备了SrZn2(PO4)2:Sn2+(SZ2P:Sn2+), SrZn2(PO4)2:Mn2+(SZ2P:Mn2+), SrZn2 (PO4)2:Sn2+, Mn2+(SZ2P:Sn2+, Mn2+) 荧光粉. 通过X射线衍射、激发和发射光谱详细研究了荧光粉的物相和发光性质. 在SrZn2(PO4)2 基质中, Sn2+离子发射光谱是峰值位于461 nm宽带谱, 归属于Sn2+离子的3P1→1S0能级跃迁, SZ2P:Mn2+激发光谱由基质吸收带(200–300 nm)和位于352, 373, 419, 431和466 nm的一系列激发峰组成, 分别对应Mn2+离子的6A1(6S)→4E(4D), 6A1(6S)→4T2(4D), 6A1(6S)→[4A1(4G), 4E(4G)], 6A1(6S)→4T2(4G)和6A1(6S)→4T1(4G)能级跃迁, 因此, SZ2P:Sn2+ 的发射光谱与SZ2P:Mn2+的激发光谱有较大范围的重叠. 结果表明Sn2+对Mn2+发光有明显的敏化作用. 基于Dexter电多极相互作用能量传递公式和Reisfeld近似原理分析, 荧光粉SZ2P:Sn2+, Mn2+中Sn2+-Mn2+离子之间的能量传递机理属于电四极-电四极相互作用引起的共振能量传递, 并计算出Sn2+-Mn2+离子之间能量传递临界距离Rc ≈ 1.78 nm. 通过改变Sn2+, Mn2+离子掺杂浓度, 实现了荧光粉发光颜色的调节, 在254 nm短波紫外激发下荧光粉发出较强的蓝白光. 研究结果表明SZ2P:Sn2+, Mn2+荧光粉有望应用于紧凑型节能灯照明领域, 随着半导体紫外芯片技术的发展, 有潜力应用于未来的白光发光二极管照明领域.

English Abstract

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