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

摘要

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。