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共掺杂荧光粉的发光性质及能量传递(3)

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关键词:

摘要：

利用Blasse[18]提出的式(3)，可以计算出Er3+-Cr3+之间发生能量传递的临界距离.

式中，REr-Cr为Er3+到Cr3+能量传递临界距离，Xc为临界浓度，N为一个晶胞中可以取代的格位，V为体积.对于BaAl2Si2O8基质，Xc=0.015，N=2，V=147.5 nm3，计算可得能量传递的临界距离REr-Cr=4.5 nm，远大于0.3～0.4 nm，这表明Er3+和Cr3+通过交换作用发生能量传递的概率很小.因此，Er3+→ Cr3+能量传递主要是通过电多极相互作用.根据Dexter[19]理论，如果能量传输发生在同一类原子之间，那么相互作用的强度可以通过发射光谱的强度来确定.发光强度I与掺杂摩尔分数x之间的关系为

式中，c为常数，n为多极相互作用函数.当n=6、8、10时，分别对应于电偶极-电偶极、电偶极-电四极、电四极-电四极相互作用.在550 nm激发下，测得694 nm的发射强度，做lg(I/x)与lgx的关系图，如图7，得到直线斜率-n/3=-1.99，n≈6，表明BaAl2Si2O8：1%Cr3+,x%Er3+的浓度猝灭机理是电偶极-电偶极相互作用.

图7 BaAl2Si2O8：1%Cr3+,x%Er3+中lg(I/x)与lgx的关系Fig.7 Correlation between lg(I/x) and lgxfor theBa Al2Si2O8:1%Cr3+,x%Er3+samples

3 结论

本文利用高温固相法合成了BaAl2Si2O8:Cr3+, Er3+系列荧光材料，并研究了Cr3+, Er3+单掺及共掺样品的发光性质及其之间的联系.单掺Cr3+和Er3+的BaAl2Si2O8样品分别显示红光和绿光发射.共掺杂时，样品呈现Cr3+较强的特征激发，Er3+激发峰则较弱，并伴随掺入Er3+离子浓度增加，Cr3+的发射和激发明显增强.通过对荧光光谱和荧光寿命的分析以及理论计算得到，Cr3+和Er3+之间存在两种能量传递，一种为辐射能量传递；另一种为共振能量传递，随着Er3+离子掺杂浓度增大时，Cr3+的发射峰强度呈现先逐渐增加后减少的趋势，在掺杂Er3+离子浓度为0.5%时，出现浓度猝灭.另外，当固定Cr3+浓度，逐渐增加Er3+离子掺杂浓度时，Cr3+的荧光寿命逐渐增加；当固定Er3+浓度，逐渐增加Cr3+离子掺杂浓度时，Cr3+的荧光寿命逐渐减少.这些现象确定了BaAl2Si2O8:Cr3+, Er3+荧光材料中存在Er→Cr能量传递，并计算得出是电偶极-电偶极相互作用.

[1] XIA Zhi-guo, ZHANG Yuan-yuan, MOLOKEEY M S,etal. Linear structural evolution induced tunable photoluminescence in clinopyroxene solid-solution phosphors[J].ScientificReports, 2013,3: 3310-3310.

[2] ZHOU Qing-chao, BAI Ze-long, LU Lu,etal. Remote phosphor technology for white LED applications: advances and prospects[J].ChineseOptics, 2015,8(3): 313-328.

周青超,柏泽龙,鲁路,等. 白光LED远程荧光粉技术研究进展与展望[J]. 中国光学,2015,8(3):313-328.

[3] SIDIKE A, WANG X M, SAWUTI A,etal. Energy transfer among Pb, Ce and Mn in fluorescent calcite from Kuerle, Xinjiang, China[J].PhysicsandChemistryofMinerals, 2006,33(8-9): 559-566.

[4] SIDIKE A, SAWUTI A, WANG X M,etal. Fine structure in photoluminescence spectrum of S2-center in sodalite[J].PhysicsandChemistryofMinerals, 2007,34(7): 477-484.

[5] KAIHERIMAN M, MAIMAITINAISIER A, SIDIKE A,etal. Photoluminescence properties of green and red luminescence from natural and heat-treated sodalite[J].PhysicsandChemistryofMinerals, 2014,41(3): 227-235.

[6] WANG Yin-hai, WANG Zhi-yu, ZHANG Peng-yue,etal. Synthesis of long afterglow phosphor CaAl2Si2O8:Eu2+, Dy3+via sol-gel technique and its optical properties[J].JournalofRareEarths, 2005,23(5): 625-628.

[7] MA Ming-xing, ZHU Da-chuan, ZHAO Cong,etal. Luminescence properties of Eu2+doped BaAl2Si2O8phosphor for white LEDs[J].ScienceChinaPhysics,MechanicsandAstronomy, 2011,54(10): 1783-1786.

[8] MA Ming-xing, ZHU Da-chuan, ZHAO Cong,etal. Effect of Sr2+-doping on structure and luminescence properties of BaAl2Si2O8:Eu2+phosphors[J].OpticsCommunications, 2012,285(5): 665-668.

[9] WAN Ying, HE Jiu-yang, MA Yuan-yuan,etal. Synthesis and luminescence properties of a new type of green fluorescent powder BaAl2Si2O8:Tb3+, Ce3+[J].SpectroscopyandSpectralAnalysis, 2017,37(5): 1595-1600.

万英,何久洋,马媛媛,等. 一种新型可协调绿色荧光材料BaAl2Si2O8:Tb3+,Ce3+的发光性质与能量传递[J]. 光谱学与光谱分析,2017,37(5):1595-1600.

[10] WANG Bao-chen, WANG Zi-yao, LIU Yan-gai,etal. Crystal structure tailoring and luminescence tuning of Sr1-xBaxAl2Si2O8:Eu2+phosphors for white-light-emitting diodes[J].JournalofAlloysandCompounds, 2019,776: 554-559.

[11] LIU Feng, LIANG Yan-jie, PAN Zheng-wei. Detection of up-converted persistent luminescence in the near infrared emitted by the Zn3Ga2GeO8:Cr3+, Yb3+, Er3+phosphor.[J].PhysicalReviewLetters, 2014,113(17): .

[12] PAN Zheng-wei, LU Yi-ying, LIU Feng. Sunlight-activated long-persistent luminescence in the near-infrared from Cr3+-doped zinc gallogermanates[J].NatureMaterials, 2011,11(1): 58-63.

[13] BAI Qiong-yu, WANG Zhi-jun, LI Pan-lai,etal. Luminescence properties of novel deep-red-emitting Ca3Al2Ge2O10:Cr3+phosphors[J].Luminescence, 2016,31(6): 1277-1282.

文章来源：《硅酸盐学报》网址: http://www.gsyxbzz.cn/qikandaodu/2021/0324/470.html