Sr6Lu2Al4O15∶Tb3+熒光粉的發(fā)光特性

李 敏，孫曉園*，范小暄，劉椿淼，婁文靜，田宛鷺，李昊翔，駱永石

（1.長(zhǎng)春師范大學(xué) 物理學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130032；2.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 發(fā)光學(xué)及應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130033）

1 引言

稀土材料被廣泛應(yīng)用在綠色照明、航空航天、新能源汽車、高品質(zhì)顯示器、光學(xué)防偽等領(lǐng)域[1-5]。在稀土材料的發(fā)展過程中，稀土發(fā)光材料得到了廣泛研究[6-12]。稀土發(fā)光材料因其豐富的軌道能級(jí)和獨(dú)特的4f 電子躍遷，在發(fā)光性質(zhì)上遠(yuǎn)勝于其他材料[13-18]。其中，Tb3+激活的發(fā)光材料已得到了廣泛的應(yīng)用，如燈用熒光粉LaPO4∶Ce3+,Tb3+[19]、增感屏熒光粉Gd2O2S∶Tb3+[20]、三基色熒光燈用熒光粉CeMgAl11O19∶Tb3+[21]等。鋁酸鹽體系熒光粉因其化學(xué)和物理性質(zhì)穩(wěn)定、發(fā)光性能高、激發(fā)發(fā)射峰寬、制備工藝簡(jiǎn)易等特點(diǎn)被廣泛研究[22-24]。Wang等[25]首次報(bào)道了Sr6Y2Al4O15的晶體結(jié)構(gòu)，并研究了Sr6Ln2Al4O15（Ln=Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu）的晶胞參數(shù)。Yang 等[26]研究了Yb3+/Ho3+共摻Sr3YAl2O7.5和Sr3LuAl2O7.5熒光粉的發(fā)光性質(zhì)和能量傳遞機(jī)理。Tao 等[27]研究了Sr3LuAl2O7.5∶Ce3+熒光粉的發(fā)光性質(zhì)和熱穩(wěn)定性。Wang 等[28]研究了Sr3YAl2O7.5∶Bi3+,Eu3+的發(fā)光性質(zhì)、能量傳遞機(jī)理和熱穩(wěn)定性。Dalal 等[29]研究了Sr6Y2Al4O15∶Eu3+的發(fā)光性質(zhì)和熱穩(wěn)定性。但是，Tb3+摻雜的Sr6Lu2Al4O15熒光粉迄今為止尚未有研究報(bào)道。

本文成功制備了一系列適于紫外光激發(fā)的Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+樣品，通過調(diào)節(jié)樣品中Tb3+的摻雜濃度，樣品的發(fā)光顏色可以從藍(lán)光變?yōu)辄S綠光。研究了其晶體結(jié)構(gòu)、發(fā)光性質(zhì)、濃度猝滅機(jī)理、熱穩(wěn)定性和量子效率。

2 實(shí) 驗(yàn)

主要實(shí)驗(yàn)原料有：SrCO3（AR）、Lu2O3（4N5）、Al2O3（高純）、Tb4O7（4N5）。通過高溫固相法制備了一系列Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）樣品。首先，按化學(xué)計(jì)量比稱取相應(yīng)的原料，在瑪瑙研缽中充分研磨，將研磨均勻的原料裝入剛玉坩堝，置于高溫箱式馬弗爐中，在還原氣氛下，1 500 ℃恒溫4 h，隨爐冷卻至室溫，將樣品取出，研磨得到粉末樣品。

物相分析采用DX-2700 型號(hào)X 射線衍射儀，采用日立F-4600 測(cè)樣品的激發(fā)光譜、發(fā)射光譜（用Xe 燈作激發(fā)光源）。熒光壽命測(cè)量由Tektronix-TDS 3052 數(shù)字示波器記錄，利用Continuum Surelite Nd∶YAG 激光器泵浦Horizon OPO（光參量振蕩器）輸出268 nm 脈沖激光激發(fā)。使用日立F-4600 測(cè)試樣品的熱穩(wěn)定性（用TCB1402C 高溫粉末檢測(cè)選配件控制溫度）。樣品的量子效率采用日立F-7000 測(cè)得。

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品的晶體結(jié)構(gòu)分析

圖1 為樣品Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）的X 射線衍射圖。樣品的衍射峰與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS 00-057-0779（Sr6Al4Lu2O15）衍射峰的位置基本吻合，說(shuō)明制備的樣品晶體結(jié)構(gòu)與Sr6Al4Lu2O15一致。圖2 為Sr6Al4M2O15（M=Lu,Tb）的晶體結(jié)構(gòu)，Sr6Al4Lu2O15為單斜晶系，晶胞參數(shù)為a=1.748 7 nm，b=0.571 4 nm，c=0.763 7 nm，α=90.0°，β=90.914°，γ=90.0°。

圖1 Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+熒光粉的XRD 衍射圖Fig.1 X-ray diffraction patterns of the Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+phosphors

圖2 Sr6Al4M2O15（M=Lu，Tb）的晶體結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Crystal structure of Sr6Al4M2O15（M=Lu，Tb）

Lu3+與摻雜離子Tb3+具有相同的電荷和相近的離子半徑，當(dāng)配位數(shù)為6 時(shí)，Tb3+半徑（r=0.092 nm）大于Lu3+半徑（r=0.086 nm）[30]，因此，摻雜的Tb3+可能會(huì)占據(jù)Lu3+格位。從圖1 中可以看出，樣品的XRD 衍射峰逐漸向小角度偏移。在本樣品中，較大離子半徑的Tb3+取代了較小離子半徑的Lu3+的格位，所以，樣品的晶面間距d隨Tb3+摻雜濃度增加而增大。根據(jù)布拉格方程:

可以得出隨樣品晶面間距d增大，θ角變小。

3.2 發(fā)光性質(zhì)

圖3 為Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）的激發(fā)光譜，監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為381 nm，監(jiān)測(cè)范圍為200～360 nm，峰值位于268，303，315 nm，源于Tb3+的4f8-4f75d 躍遷。當(dāng)Tb3+的一個(gè)電子從4f8組態(tài)躍遷至4f75d1激發(fā)態(tài)時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生兩種不同的f-d 躍遷：自旋允許和自旋禁戒的躍遷。通常自旋允許的7FJ-7DJ躍遷能量高、強(qiáng)度大，而自旋禁戒的7FJ-9DJ躍遷能量低、強(qiáng)度小。因此，圖3 中位于268 nm 的激發(fā)峰來(lái)自于Tb3+自旋允許的7FJ-7DJ躍遷，而處于303，315 nm 的激發(fā)峰來(lái)自于Tb3+自旋禁戒的7FJ-9DJ躍遷[31-32]。隨Tb3+摻雜濃度的升高，樣品激發(fā)峰的強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱。x=0.01 的樣品位于268 nm 附近的激發(fā)峰強(qiáng)度最強(qiáng)。

圖3 Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x =0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）樣品的激發(fā)光譜，λem=381 nm。Fig.3 Excitation spectra of the Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）phosphors，λem=381 nm.

圖4 為Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）的激發(fā)光譜，監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為545 nm，監(jiān)測(cè)范圍為200～400 nm。不同Tb3+摻雜濃度的樣品激發(fā)光譜形狀相似，都由較強(qiáng)的4f75d1寬帶吸收（200～336 nm）和較弱的4f-4f 電子躍遷吸收（336～400 nm）兩部分組成。峰值位于268 nm（7F6-7DJ），288，303，315 nm（7F6-9DJ），340 nm（7F6-5L7），351 nm（7F6-5L9），359 nm（7F6-5G5），367 nm（7F6-5L10）和376 nm（7F6-5G6）[31-40]。隨著Tb3+摻雜濃度提高，樣品激發(fā)峰的強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱。當(dāng)x=0.15 時(shí)，位于268 nm 的激發(fā)峰的強(qiáng)度比其他樣品大。當(dāng)x=0.5 時(shí)，位于302，316 nm 的激發(fā)峰的強(qiáng)度比其他樣品大。

圖4 Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+(x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0)樣品的激發(fā)光譜，λem=545 nm。Fig.4 Excitation spectra of the Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+ (x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0) phosphors,λem=545 nm.

圖5 為激發(fā)波長(zhǎng)268 nm 時(shí)Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）的發(fā)射光譜。摻雜不同濃度Tb3+離子的樣品的發(fā)射光譜都由一系列銳峰組成。峰值位于381 nm、391 nm（5D3-7F6），423 nm（5D3-7F5），439 nm（5D3-7F4），450 nm（5D3-7F3），463 nm（5D3-7F2），489 nm、504 nm（5D4-7F6），545 nm、554 nm（5D4-7F5），581，586，596，604 nm（5D4-7F4），626 nm（5D4-7F3）[33-40]。x=0.005 和x=0.01 的樣品位于381 nm 的發(fā)射峰發(fā)光強(qiáng)度相近。x=0.15 的樣品位于545 nm 的發(fā)射峰發(fā)光強(qiáng)度最大。當(dāng)Tb3+摻雜濃度較低時(shí)，可以同時(shí)看到5D3-7FJ（J=6,5,4,3,2）和5D4-7FJ（J=6,5,4,3）發(fā)射出的熒光；當(dāng)x＞ 0.1 時(shí)，5D3-7FJ躍遷發(fā)光強(qiáng)度明顯減弱。這是由于5D3能級(jí)的粒子交叉弛豫過程被倒空到5D4能級(jí)的緣故。圖6 是Tb3+的能級(jí)圖。Tb3+主要猝滅過程是5D3+7F6→5D4+7F0的交叉弛豫過程，隨著Tb3+摻雜濃度的升高，5D3能級(jí)發(fā)出的熒光逐漸減弱，5D4能級(jí)發(fā)出的熒光逐漸增強(qiáng)[41-42]。

圖5 Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）樣品的發(fā)射光譜，λex=268 nm。Fig.5 Photoluminescence spectra of the Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x =0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）phosphors，λex=268 nm.

圖6 Tb3+的能級(jí)圖Fig.6 Energy level diagram of Tb3+

表1 為樣品Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）在268 nm 激發(fā)下的CIE 坐標(biāo)。圖7為樣品的色坐標(biāo)圖，可以看出，在紫外光激發(fā)下，隨著Tb3+摻雜濃度的升高，樣品的發(fā)光顏色從藍(lán)光變?yōu)辄S綠光，說(shuō)明通過改變Tb3+的摻雜濃度，可以實(shí)現(xiàn)Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+體系樣品發(fā)光顏色的調(diào)控。

表1 Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+樣品的CIE 坐標(biāo)Tab.1 CIE of Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+ phosphors

圖7 Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）CIE 坐標(biāo)圖，λex=268 nm；插圖為樣品在254 nm 紫外燈下的發(fā)光照片。Fig.7 CIE chromaticity coordinates of Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x =0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）phosphors under 268 nm excitation.Inset shows the images of samples under 254 nm UV lamp.

3.3 濃度猝滅機(jī)理

圖8（a）給出了Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）在268 nm 激發(fā)下，樣品源于5D3能級(jí)躍遷發(fā)光的積分發(fā)光強(qiáng)度與Tb3+濃度的關(guān)系，積分范圍為360～470 nm。隨Tb3+摻雜濃度的增加，樣品的積分發(fā)光強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱。當(dāng)x=0.01 時(shí)，樣品的積分發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)；當(dāng)0.01 ＜x＜0.1 時(shí)，樣品5D3-7FJ的發(fā)光強(qiáng)度急劇下降，這是由于發(fā)生了濃度猝滅。當(dāng)x≥ 0.25 時(shí)，樣品的5D3-7FJ躍遷幾乎完全猝滅。猝滅臨界濃度為0.01。圖8（b）給出了Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）在268 nm 激發(fā)下，471～650 nm 范圍內(nèi)5D4能級(jí)躍遷發(fā)光的積分發(fā)光強(qiáng)度與Tb3+濃度的關(guān)系。隨Tb3+摻雜濃度的增加，樣品的積分發(fā)光強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱。當(dāng)x＜ 0.15 時(shí)，5D4-7FJ的發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)；當(dāng)x＞ 0.15 時(shí)，5D4-7FJ的發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱，這是由于發(fā)生了濃度猝滅。猝滅臨界濃度為0.15。

圖8 （a）Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）樣品5D3 能級(jí)躍遷強(qiáng)度隨Tb3+濃度的變化關(guān)系；（b）Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+樣品5D4能級(jí)躍遷強(qiáng)度隨Tb3+濃度的變化關(guān)系。Fig.8 （a）5D3 energy level emission intensity of Sr6Lu2-2xAl4-O15∶xTb3+（x=0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）with the Tb3+concentrations.（b）5D4 energy level emission intensity of Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+ with the Tb3+ concentrations.

Tb3+離子的濃度猝滅現(xiàn)象可以歸因于Tb3+離子之間的能量傳遞。能量傳遞主要有兩種機(jī)制：電多極相互作用和交換相互作用，主要由臨界距離Rc決定。Blasse[43]推測(cè)晶體中能量傳遞的臨界距離Rc的計(jì)算公式為：

V（V=0.763 nm3）為單位晶胞體積，N（N=4）為單位晶胞中激活劑離子占據(jù)的陽(yáng)離子格點(diǎn)數(shù)，Xc是猝滅臨界濃度。一般而言，當(dāng)Rc≤0.5 nm 時(shí)，能量傳遞以交換相互作用為主；當(dāng)Rc＞0.5 nm 時(shí)，能量傳遞主要?dú)w因于電多極相互作用。將上述數(shù)值代入公式（2）中,計(jì)算得到Rc1=3.32 nm ＞ 0.5 nm，Rc2=1.34 nm ＞ 0.5 nm。所以Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+中Tb3+的5D3能級(jí)和5D4能級(jí)濃度猝滅的能量損失均為電多極-電多極相互作用。

Dexter[44]曾指出，在無(wú)機(jī)非導(dǎo)電性材料中，激活劑的電多極-電多極相互作用所導(dǎo)致的濃度猝滅中，發(fā)射光強(qiáng)度I與摻雜摩爾濃度x之間存在著以下關(guān)系：

其中,C為常數(shù),θ=6，8，10 分別對(duì)應(yīng)于電偶極-電偶極（d-d）、電偶極-電四極（d-q）、電四極-電四極（q-q）相互作用。作出lg（I/x）與lgx的關(guān)系曲線,如圖9 所示,通過線性擬合得出lg（I/x）與lgx呈線性關(guān)系。5D3能級(jí)的擬合斜率為-2.289 53，θ1=6.87，近似等于6；5D4能級(jí)的擬合斜率為-2.053 47，θ2=6.16，近似等于6。因此，樣品中Tb3+的5D3能級(jí)和5D4能級(jí)的猝滅機(jī)理均為電偶極-電偶極相互作用。

圖9 （a）Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）樣品5D3能級(jí)的lg（I/x）與lgx 關(guān)系曲線；（b）Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+樣品5D4能級(jí)的lg（I/x）與lgx關(guān)系曲線。Fig.9 （a）The plot of lg（I/x） versus lgx in Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）phosphors for 5D3 energy level.（b）The plot of lg（I/x）versus lgx in Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+ phosphors for 5D4 energy level.

在268 nm 光激發(fā)下，監(jiān)測(cè)381 nm（5D3-7F6）和545 nm（5D4-7F5）兩個(gè)位置，測(cè)得Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）的熒光衰減曲線，如圖10 和圖11 所示。壽命由公式（4）計(jì)算得到:

圖10 Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+(x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0)熒光壽命衰減曲線，監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為381 nm，λex=268 nm。Fig.10 PL decay curves of the Tb3+ ions in Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+ (x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0) phosphors monitored at 381 nm.λex=268 nm.

圖11 Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）熒光壽命衰減曲線，監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為545 nm，λex=268 nm。Fig.11 PL decay curves of the Tb3+ ions in Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001，0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.125，0.15，0.2，0.25，0.5，0.75，1.0）phosphors monitored at 545 nm.λex=268 nm.

其中，I（t）代表t時(shí)刻的發(fā)光強(qiáng)度，τ是熒光壽命。用公式（4）計(jì)算得出的壽命如圖12所示。從圖12（a）中可以看出，隨Tb3+濃度的增加，Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+樣品5D3-7F6躍遷發(fā)射的壽命總體呈現(xiàn)衰減的趨勢(shì)，當(dāng)x≤ 0.1 時(shí)，樣品熒光壽命衰減較快。從圖12（b）中可以看出，隨Tb3+濃度的增加，樣品5D4-7F5躍遷發(fā)射的壽命逐漸衰減。當(dāng)x≤ 0.05時(shí)，樣品熒光壽命衰減較快；當(dāng)0.1≤x≤0.2 時(shí)，樣品熒光壽命衰減緩慢。

圖12 （a）監(jiān)測(cè)381 nm 時(shí)Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+樣品的壽命隨Tb3+濃度的變化關(guān)系；（b）監(jiān)測(cè)545 nm 時(shí)樣品的壽命隨Tb3+濃度的變化關(guān)系。λex=268 nm。Fig.12 (a) Lifetime for Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+ phosphors with the Tb3+ concentrations monitored at 381 nm.(b) Lifetime for Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+ phosphors with the Tb3+concentrations monitored at 545 nm.λex=268 nm.

表2 給出了在監(jiān)測(cè)381 nm 和545 nm 時(shí)Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+樣品的壽命。監(jiān)測(cè)381 nm時(shí)，樣品5D3-7F6躍遷發(fā)射的壽命為4.88×10-3～2.18 ms；監(jiān)測(cè)545 nm 時(shí)，樣品5D4-7F5躍遷發(fā)射的壽命為1.65～6.15 ms。隨Tb3+濃度的增加，5D3能級(jí)的壽命變短趨勢(shì)比5D4能級(jí)更顯著，并且5D3能級(jí)的壽命比5D4能級(jí)的壽命短，這與熒光強(qiáng)度隨濃度的變化情況一致。

表2 監(jiān)測(cè)381 nm 和545 nm 時(shí)Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+樣品的壽命Tab.2 Lifetime for Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+ phosphors monitored at 381 nm and 545 nm

3.4 熱穩(wěn)定性和量子效率

為研究樣品的熱穩(wěn)定性，對(duì)Sr6Lu1.7Al4O15∶0.3Tb3+樣品在298～483 K 不同溫度下的發(fā)射光譜進(jìn)行了測(cè)試。如圖13 所示，隨著溫度升高，樣品的發(fā)光強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱。當(dāng)溫度為323 K 和343 K 時(shí)，樣品的發(fā)光強(qiáng)度分別為初始發(fā)光強(qiáng)度的102.4% 和101.5%，說(shuō)明樣品具有負(fù)熱猝滅的特性。當(dāng)溫度為423 K 時(shí)，樣品的發(fā)光強(qiáng)度為初始溫度的80.9%，說(shuō)明樣品具有良好的熱穩(wěn)定性。

圖13 Sr6Lu1.7Al4O15∶0.3Tb3+在不同溫度下的發(fā)射光譜，插圖為不同溫度下的積分發(fā)光強(qiáng)度。Fig.13 The temperature-dependent luminescence intensities of Sr6Lu1.7Al4O15∶0.3Tb3+ phosphor.Inset shows the intensities on temperature.

為研究樣品的量子效率，對(duì)Sr6Lu1.7Al4O15∶0.3Tb3+樣品的量子效率進(jìn)行了測(cè)量。樣品的內(nèi)量子效率為53.5%，外量子效率為39.3%。

4 結(jié)論

本文采用高溫固相法合成了Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+（x=0.001,0.005,0.01,0.025,0.05,0.1,0.125,0.15,0.2,0.25,0.5,0.75,1.0）系列熒光粉。研究了其晶體結(jié)構(gòu)、發(fā)光性質(zhì)、濃度猝滅機(jī)理、熱穩(wěn)定性和量子效率。在紫外光激發(fā)下，x=0.01 的樣品，Tb3+的5D3-7F6躍遷強(qiáng)度最大，位于381 nm；x=0.15的樣品，Tb3+的5D4-7F5躍遷強(qiáng)度最大，位于545 nm。通過改變Tb3+摻雜濃度，樣品的發(fā)光顏色可以從藍(lán)光變?yōu)辄S綠光，色坐標(biāo)從（0.183 7,0.126 7）變化到（0.314 2,0.589 7）。樣品5D3和5D4能級(jí)濃度猝滅機(jī)理均為電偶極-電偶極相互作用。通過測(cè)量樣品的熒光壽命衰減曲線，發(fā)現(xiàn)隨著Tb3+濃度的增加，5D3能級(jí)的壽命變短趨勢(shì)比5D4能級(jí)更顯著，這與熒光強(qiáng)度隨濃度的變化情況一致。Sr6Lu1.7Al4O15∶0.3Tb3+樣品具有良好的熱穩(wěn)定性，423 K時(shí)，樣品的發(fā)光強(qiáng)度為初始發(fā)光強(qiáng)度的80.9%。Sr6Lu1.7Al4O15∶0.3Tb3+內(nèi)量子效率為53.5%，外量子效率為39.3%。Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+是一種適合于紫外激發(fā)的發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉。Sr6Lu2-2xAl4O15∶xTb3+是潛在的可應(yīng)用于黑光燈、彩色熒光燈的新型熒光粉。

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