磷灰石结构荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce^(3+),Tb^(3+)的合成、发光和能量传递

采用高温固相法合成了系列Ce^(3+)和Ce^(3+)/Tb^(3+)激活的具有磷灰石结构荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激发和发射(PLE和PL)光谱对样品进行了表征分析。研究结果表明:所合成的荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce^(3+),Tb^(3+)具有氟磷灰石结构,样品微观呈现不规则形貌。荧光粉Ba10-x(PO4)6F2∶x Ce^(3+)的相对发射强度随着x增加而增强,当x=0.09时,荧光强度达到最大。荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce^(3+),Tb^(3+)的激发光谱为240～330 nm的宽带,发射光谱呈现出Ce^(3+)的5d→4f跃迁紫外光(335和358 nm)发射和Tb^(3+)的4f→4f跃迁绿光(542 nm)发射。光谱特性表明,发光过程中存在Ce^(3+)→Tb^(3+)能量传递,能量传递效率可以达到60%。计算Ce^(3+)和Tb^(3+)的临界距离为0.79 nm,能量传递机理是偶极-偶极交互作用。此外,详细论述了Ce^(3+)和Tb^(3+)之间的能量传递和发光的过程。通过调节Tb^(3+)的掺杂浓度,对荧光粉发光色坐标与Tb^(3+)的掺杂浓度之间的关系也进行了研究,随着Tb^(3+)的掺杂量从0增加0.52,荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce^(3+),Tb^(3+)的发射光谱色坐标可以从(0.149 4,0.045 1)蓝色区变化到(0.280 1,0.585 3)绿色区。