电荷补偿对Ba2ZnGe2O7∶Bi3+荧光粉发光性质的影响

采用高温固相法制备了2个系列的荧光粉样品：Ba_2-xZnGe₂O₇∶xBi³⁺(系列Ⅰ)和Ba_1.994-yK_yZnGe₂O₇∶0.006Bi³⁺(系列Ⅱ)。X射线衍射(XRD)测试结果表明，少量Bi³⁺、K⁺的掺杂不会明显改变材料的物相结构。样品的荧光光谱测试结果表明，虽然2个系列样品的发光光谱都随组成成分变化有少量变化，但发光颜色基本上均为黄绿色。在358 nm的激发下，荧光粉的发射光谱呈现一个峰值在 500 nm 的宽发射带，归属于 ³P₁→^1S₀能级跃迁。在 500 nm 监测下，荧光粉的最强激发峰位于 358 nm，归属于¹S₀→³P₁能级跃迁，此外还有一个位于320 nm的肩峰归属于O^2--Bi³⁺电荷转移带。系列Ⅰ样品的光谱数据结果指出，Bi³⁺的最佳掺杂量x为0.006。在该基质中，Bi³⁺掺杂取代Ba²⁺属于不等价取代，会在晶格中产生Ba²⁺空位或间隙O^2-，对材料的发光强度产生负面影响。对此，采用K⁺与Bi³⁺协同掺杂起到电荷补偿的作用，填补Ba²⁺空位或捕获间隙O^2-缺陷。空位被填补或间隙被捕获均减少了晶格畸变，从而使发光强度明显提高。系列Ⅱ样品的光谱数据表明，完全电荷补偿的荧光粉样品相比于没有掺K⁺的样品，其发光强度提高了约2.5倍。