Cr^(3+)掺杂CaLu_(2)Al_(4)SiO_(12)宽带近红外荧光材料发光性能与器件研究

近红外光谱技术在食品质量检测与分析、夜视、生物组织成像、植物生长调控等领域有重要的应用价值,宽带近红外光源在这些应用中起着重要的作用,而通过荧光材料转换实现宽带近红外LED光源有着不可比拟的优势。采用高温固相法制备了CaLu_(2-x)Al_(4)SiO_(12):xCr^(3+)(x=1%—13%)荧光粉。研究结果表明,CaLu2-x Al4SiO12:xCr^(3+)荧光粉在423 nm的蓝光激发下,光谱覆盖了650—1000 nm范围,荧光粉的发射峰值位于752 nm,半高宽有167 nm。当Cr^(3+)离子掺杂浓度为5%时,量子效率达到了60.9%。同时,CaLu_(2-x)Al_(4)SiO_(12):xCr^(3+)具有良好的热稳定性,在373 K时的发光强度为室温下的60.6%。此外,将CaLu_(2)Al_(4)SiO_(12):Cr^(3+)荧光粉与蓝光LED芯片结合,制备成近红外LED器件,在450 mA电流的驱动下,近红外输出功率可以达到22.69 mW。因此,CaLu_(2-x)Al_(4)SiO_(12):xCr^(3+)荧光粉在近红外光谱的应用中具有广阔的前景。

CaLu_(2)Al_(4)SiO_(12):Eu^(3+)荧光粉的制备和发光性能研究

现代农业如植物工厂的快速发展对植物照明的需求不断扩大,发光强度高、热稳定性良好的深红色荧光粉是LED人工植物照明光源的关键材料。为研究Eu^(3+)在CaLu_(2−x)Al_(4)SiO_(12)基质中的发光性能,采用高温固相法合成了新型CaLu_(2−x)Al_(4)SiO_(12):xEu^(3+)(x=0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.1)荧光粉,通过多种表征测试技术,系统地研究了荧光粉的晶体结构、微观形貌、荧光性质及热稳定性能,并初步探究了CaLu_(2−x)Al_(4)SiO_(12):xEu^(3+)在植物照明领域应用的可能性。通过XRD、Rietveld结构精修、EDS能谱和元素分布分析发现,Eu^(3+)成功进入了CaLu_(2)Al_(4)SiO_(12)基质中。荧光光谱测试结果表明:在711 nm光的监测下,样品在280—500 nm范围出现了Eu^(3+)的特征f-f跃迁吸收峰;在394 nm光的激发下,样品在550—750 nm范围出现了Eu^(3+)的5D0-7FJ(J=0、1、2、3、4)跃迁发射,其最强发射峰位于711 nm(5D0-7F4)处,Eu^(3+)的最佳掺杂量x=0.5;Eu^(3+)的荧光寿命衰减曲线和荧光发射光谱,证明了Eu^(3+)在CaLu_(2)Al_(4)SiO_(12)基质中只占据一个晶体学格位;CaLu_(1.5)Al_(4)SiO_(12):0.5Eu^(3+)荧光粉在423 K下的发射峰积分强度为室温下的91.75%,表明了该荧光粉具有良好的热稳定性;CaLu_(2−x)Al_(4)SiO_(12):xEu^(3+)的深红色强发射峰位于711 nm处,与植物的光敏色素(PFR)吸收波段相吻合,表明CaLu_(2−x)Al_(4)SiO_(12):xEu^(3+)是一种潜在的可用于LED植物照明的荧光粉。