新型Sr_3Y(PO_4)_3∶Ce~(3+),Tb~(3+)绿光荧光粉的制备与发光机理的研究

采用传统的高温固相法合成了一种新型的绿色荧光粉Sr3Y(PO4)3∶Ce3+,Tb3+,利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)对该材料的晶体结构和光学性能进行表征。结果分析表明,制得样品的XRD图谱不含Sr3Y(PO4)3以外的杂峰,稀土掺杂并未改变基质的晶体结构,得到的样品为纯相的磷酸钇锶。从本文实验中明显观察到Sr3Y(PO4)3∶Tb3+的激发光谱和Ce3+的发射光谱在320~390nm有重叠,表明在Sr3Y(PO4)3基质中可存在从Ce3+到Tb3+的能量传递。在紫外光(315nm)激发下该荧光粉发射出了Ce3+的蓝光(320~420nm)和Tb3+的黄绿光(480~500nm)和(530~560nm),当Ce3+的浓度为7%,Tb3+的浓度由1%增大到50%时,通过Ce3+的4f→5d电子跃迁将能量传递到Tb3+,然后发生5 D4→7 Fj电子跃迁,该荧光粉发射光谱可由蓝光逐渐调节为黄绿光。本文绘制了Ce3+,Tb3+的能级和Sr3Y(PO4)3∶Ce3+,Tb3+荧光粉中的能量转移过程示意图,并详细阐述了由Ce3+到Tb3+的能量传递过程。通过对比Ce3+和Tb3+的发光强度以及由Ce3+到Tb3+能量转移效率的相对变化,可以得出,随着掺入的Tb3+浓度不断增加,Tb3+的发射强度(5 D4→7 Fj)和能量转移效率(Ce3+到Tb3+)也在增大,而Ce3+的发射强度却有了明显的下降。当Tb3+的浓度为50%时能量转移效率可高达80%。通过CIE色度图也可以看出,当Tb3+浓度不断增大,样品的色坐标从图中的蓝色区域移动到绿色区域。所以在紫外光激发下,Ce3+和Tb3+共掺Sr3Y(PO4)3可作为一种绿光荧光粉应用在白光LED或LCD背光源上。