【原】常熟理工《JMCC》：一种用于白光LED的热稳定单相荧光粉！

导读：本文采用快速微波辐射法成功合成了单相双钙钛矿型荧光粉NaLaMgWO6。采用X射线衍射和Rietveld精修方法对掺Dy3+的NaLaMgWO6荧光粉的晶体结构进行了深入的研究。透射电镜（TEM）证实了其形貌。在掺Dy3+的NaLaMgWO6荧光粉中观察到了单离子黄白光，并利用光谱技术进一步研究了荧光猝灭现象。

来自常熟理工学院、香港浸会大学等单位的研究人员针对白光LED当前面临的问题进行了相关的研究。相关论文以题目为“Fast synthesis of Dy³⁺ and Tm³⁺ co-doped double perovskite NaLaMgWO₆: A thermally stable single phase white-emitting phosphor for WLEDs”发表在Journal of Materials Chemistry C期刊上。

论文链接：

https:///10.1039/C9TC05592D

白光发光二极管（WLEDs）由于其环保、高效、稳定、节能等优点，在过去的几十年里得到了蓬勃发展。有许多策略来获得白光LED。最常用的是将蓝光与YAG:Ce³⁺黄色荧光粉。但由于缺乏红色发射，这些设备对室内照明的显色指数较低。另一种方法是基于紫外（UV）芯片与蓝色荧光粉、绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。然而，三色荧光粉在同一激发下表现出不同的发光效率和使用寿命，限制了其潜在的应用前景。此外，由于三色荧光粉的失配，这种方法可能导致量子效率较低。另外，还有一个有趣的策略，可以将UV芯片与单芯片相结合相位荧光粉实现白光发射。

本文主要研究了Dy³⁺和Tm³⁺共掺杂的NaLaMgWO₆单相白色荧光粉的快速合成，并研究了Dy³⁺在NaLaMgWO₆中的猝灭浓度。深入研究了Tm³⁺与Dy³⁺之间的能量传递、效率和热性能。有趣的是，由于掺杂离子之间的能量转移，引入Tm3+离子可以实现白光发射。通过调整稀土离子的掺杂浓度，使NaLaMgWO₆:Dy³⁺，Tm³⁺荧光粉的CIE坐标由绿色区域向白色区域移动。单相白色荧光粉的发光和热性能在WLEDs中具有很大的应用潜力。

近几十年来，微波辐射法已被广泛应用于有机化合物的合成。微波加热使反应温度迅速升高，大大缩短了反应时间。另外，微波辐射法已被用于合成无机荧光粉，但仅用于合成白钨矿结构的钨钼化合物。在900℃下仅需10min就可得到一系列Li₃BaSrLa₃（WO₄）₈:Eu³⁺红色荧光粉，与传统的高温固相反应法相比，合成过程大大缩短。

由于三价镝离子在黄色和蓝色区域有跃迁而被广泛用作白光的发光中心。但Dy³⁺离子掺杂的荧光粉的研究报道较少。据报道，稀土离子可以占据NaLaMgWO₆的低对称位。如果Dy³⁺离子占据低对称位，⁴F_9/2→⁶H_13/2的跃迁强度将高于⁴F_9/2→⁶H_15/2的跃迁强度，产生黄白色发射。为了解决这个问题，可以引入Tm³⁺，因为它在457 nm左右发射蓝光。在Dy³⁺和Tm³⁺共掺杂的基础上，可以实现发射颜色的调制。另一方面，457 nm处的发射光谱与Dy³⁺的激发光谱很好地吻合，表明掺Tm³⁺也可以提高这种单相白粉的发射强度。然而，如何在短时间内合成出单相双钙钛矿型荧光粉，同时实现纯白光发射，仍然是一个挑战。

 

图1。NaLa_0.98Dy_0.02MgWO₆的TEM图像（a、b）和HRTEM图像（c、d）。

图2。NaLa_0.9-yDy_0.1TmyMgWO₆的荧光光谱。（b）不同波长数下NaLa_0.9-yDy_0.1Tm_yMgWO₆的归一化强度。（c） NaLa_0.98-zTm_0.02Dy_zMgWO₆的光致发光光谱。（d）NaLa_0.98-zTm_0.02Dy_zMgWO₆中Tm³⁺与Dy³⁺之间的能量转移效率。

图3。NaLa_0.94Tm_0.02Dy_0.04MgWO₆在不同温度下的发射光谱。

 

（文：爱新觉罗星）