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徐慢教授團隊在wLED性能提升方面取得重要進展

【 發布日期:2020-07-07 | 點擊:


(通訊員:黃珂)近年來,鑭系元素(Ln)摻雜的無機熒光粉廣泛應用在白光發光二極管(white light emitting diode足彩澳门即时盘,wLED)器件、顯示技術、生物成像、太陽能電池和測溫等領域足彩澳门即时盘,引起了研究者的極大關注足彩澳门即时盘。在各種鑭系元素中足彩澳门即时盘,銪([Xe]4f75d06s2)被視為最廣泛的激活劑足彩澳门即时盘,Eu2+和Eu3+都可作為發光中心,在現代固態照明等領域起到了關鍵作用。Eu3+摻雜熒光粉的發光表現為一系列位于紅色光譜區的線狀發射,然而由于吸收效率低,導致微弱的4f能級激發,大大限制了其應用足彩澳门即时盘。Eu2+的發射波長受到晶體環境的影響較明顯,可以調整不同的晶體環境來調控Eu2+摻雜熒光粉的激發帶和發射帶波長。近日,徐慢教授團隊系統地研究了在不同氣氛下制備的BaMgSiO4:Eu (BMSO:Eu)熒光粉的光學性質,其紅光發射和長余輝效應對改善wLED性能具有積極的作用。

圖1樣品的PLE和PL光譜:(a)BMSO:Eu2+(含高斯分解曲線),(b) BMSO:Eu

如圖1所示,徐慢教授團隊分析了不同氣氛下制備的BMSO:Eu的PLE和PL光譜足彩澳门即时盘。還原氣氛下制備的BMSO:Eu2+熒光粉在紫外區有一個寬激發帶,而發射光譜位于360~650 nm范圍內足彩澳门即时盘,在399和503 nm處有2個發射峰。作為一種綠色成分足彩澳门即时盘,這種亮綠色熒光粉在wLED中具有潛在的應用價值。當在空氣條件下制備Eu摻雜熒光粉時,會出現自還原現象,部分Eu3+被還原成Eu2+,因此光致激發和發射圖譜應同時包括Eu3+和Eu2+光譜。在監測λex=305 nm時,可以觀察到Eu3+的數個尖銳的發射峰,最大的發射峰位于612 nm,對應于5D07F2電偶極躍遷足彩澳门即时盘,因此判斷Eu3+占據無反演對稱中心的Ba2+位點足彩澳门即时盘,反過來也證明了Eu3+可以作為一種有效的結構探測離子,同時提供了wLED所需的紅色成分。

圖2自還原過程示意圖

由陽離子空位(VBa′′)構成的缺陷必須由氧離子包圍(例如6或9配位)(圖2)。由于靜電原因,帶負電的缺陷將位于Eu3+陽離子附近,因為它們被認為是帶正電的缺陷。因此,VBa′′將誘導位于BMSO主晶格價帶和導帶之間的局部能級。這些供體能級建立在指向空位的O軌道(長對)上,因此預計位于價帶的正上方。整個自還原過程如圖2所示。另外,BMSO的晶體結構在退火過程中也起到防止Eu2+被氧化的作用。因此,在空氣條件下合成的BMSO:Eu中同時存在Eu2+和Eu3+。

圖3 BMSO:Eu2+BMSO:Eu:(a)磷光衰減曲線,(b)ESR圖譜

通常足彩澳门即时盘,長余輝熒光粉的余輝性能由陷阱和發光中心兩個因素決定足彩澳门即时盘。在紫外光的激發下足彩澳门即时盘,所有樣品的衰減分為快速衰減和緩慢衰減兩個部分。BMSO:Eu2+余輝時間可達1.2小時,是BMSO:Eu余輝時間(5分鐘)的15倍。長余輝發光補償了發光器件的黑暗周期,為解決wLED的頻閃問題提供了理想的解決方案足彩澳门即时盘?足彩澳门即时盘?梢哉J為缺陷是影響熒光粉長余輝的一個重要因素,在還原氣氛下制備的BMSO:Eu2+足彩澳门即时盘,由于缺乏充足的氧氣足彩澳门即时盘,將會比BMSO:Eu形成更多的氧空位。ESR信號進一步證明了樣品中缺陷是氧空位。

以上成果以“Structure, valence change, and optical properties of BaMgSiO4: Eu phosphor”為題發表在Journal of Luminescence上。論文的第一作者為材料科學與工程學院戴武斌教授,第二作者為材料科學與工程學院碩士研究生黃珂,通訊作者為材料科學與工程學院徐慢教授。

論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117137

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