李紅娜， 田蓮花

( 延邊大學(xué) 理學(xué)院， 吉林 延吉 133002 )

0 引言

白光LED由于具有環(huán)保、節(jié)能、高效、體積小、壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在照明和顯示領(lǐng)域[1-2].目前，商業(yè)白光LED大多是通過將黃光熒光粉YAG:Ce3+與商用藍(lán)光LED芯片組合來實(shí)現(xiàn)[3].這種商業(yè)白光LED雖可滿足信號(hào)燈和指示燈等一般照明要求，但由于YAG:Ce3+光譜中的紅光成分不足，由其合成的白光具有低顯色指數(shù)和高色溫，即是一種冷白光.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與合成

采用高溫固相法制備Li6(La2Ca)Nb2O12:Dy3+.以高純度的Li2CO3、CaCO3、La2O3、Nb2O5和Dy2O3為原料，按化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確稱取并充分研磨后放入剛玉坩堝中，在空氣氣氛下和1 000 ℃下加熱2 h后，將樣品冷卻至室溫并再次研磨粉碎，所得樣品用于表征.

1.2 樣品表征

采用A D/max 2200VPC型轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀分析物相，陽極金屬為Cu靶，X射線的波長(zhǎng)為1.540 56 ?.采用日立F-7000熒光光譜儀測(cè)量激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，以450 W的Xe燈作為激發(fā)光源.結(jié)構(gòu)圖采用Klaus Brandenburg設(shè)計(jì)的Diamond 軟件制作.所有測(cè)量均在室溫下進(jìn)行.

2 結(jié)果與討論

Li6(La2Ca)Nb2O12的晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示.Li6(La2Ca)Nb2O12屬立方體結(jié)構(gòu)，空間群為Ia-3d， 晶格常數(shù)為a=12.721 8 ?,V=2 058.95 ?3,Z=8， 富含八面體位點(diǎn)(NbO6)[15].NbO6八面體由共邊共頂相連接，形成二維NbO6層，兩層間通過短的Nb—O鍵相連接，每個(gè)Nb5+被6個(gè)O2-包圍；Li+單獨(dú)存在于基團(tuán)周圍，而Ca2+和La3+的格位被4個(gè)NbO6八面體包圍，配位數(shù)為8[16].當(dāng)Dy3+摻入Li6(La2Ca)Nb2O12時(shí)，由于Dy3+的半徑(1.027)和La3+的半徑(1.160)相似，且兩者都是三價(jià)離子，因此Dy3+可以取代La3+的格位.由Li6(La2Ca)Nb2O12的標(biāo)準(zhǔn)衍射圖譜(ICSD No.161386)和Li6(La2Ca)Nb2O12:xDy3+(x=5、10、15、20 mol%)的XRD圖譜(圖2)可以看到，摻入低濃度Dy3+的Li6(La2-xCa)Nb2O12:xDy3+的X射線衍射圖譜與Li6(La2Ca)Nb2O12的標(biāo)準(zhǔn)無機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)(ICSD)的卡片(No.161386)相一致，這表明Dy3+已經(jīng)取代了La3+離子的格位，且對(duì)基質(zhì)晶格沒有影響.

圖1 Li6(La2Ca)Nb2O12的晶體結(jié)構(gòu)

圖2 Li6(La2Ca)Nb2O12:xDy3+(x=5、10、15、20 mol%)和Li6(La2Ca)Nb2O12(ICSD No.161386)的XRD圖譜

圖3是Li6(La2Ca)Nb2O12:xDy3+(x=1、5、10、20、25 mol%)熒光粉樣品的激發(fā)(PLE)和發(fā)射(PL)光譜.由圖3可知:在580 nm波長(zhǎng)監(jiān)測(cè)下，Li6(La2Ca)Nb2O12:Dy3+的激發(fā)光譜由兩部分組成:一是位于200～290 nm的一個(gè)寬帶，峰值位于269 nm，屬于Nb—O、Dy—O的電荷遷移帶的疊加；二是位于310～500 nm之間的系列尖銳的吸收峰，這些激發(fā)峰的峰值分別位于326、351、366、384、425、453 nm和472 nm，屬于Dy3+的f→f躍遷，分別對(duì)應(yīng)6H15/2到4P3/2、6P7/2、6P5/2、4M21/2、4G11/2、4I15/2和4F9/2的躍遷，這表明樣品可被近紫外或藍(lán)光LED有效地激發(fā).樣品的發(fā)射光譜主要有493 nm和580 nm兩個(gè)主發(fā)射峰，分別對(duì)應(yīng)綠光(4F9/2→6H15/2)和黃光(4F9/2→6H13/2)發(fā)射，其中黃光的強(qiáng)度高于綠光.

圖3 Li6(La2Ca)Nb2O12:xDy3+(x=1、5、10、20、25 mol%)的激發(fā)(PLE)和發(fā)射(PL)光譜

在269 nm激發(fā)下，Li6(La2Ca)Nb2O12:10 mol% Dy3+的CIE色坐標(biāo)圖如圖4所示.由圖4可知，Li6(La2Ca)Nb2O12:10 mol% Dy3+的CIE色坐標(biāo)為(0.470 3，0.492 7)，為黃色熒光粉.

圖4 Li6(La2Ca)Nb2O12:10 mol% Dy3+的CIE色坐標(biāo)圖

3 結(jié)論

通過高溫固相法合成了Li6(La2Ca)Nb2O12:Dy3+熒光粉材料.光譜分析顯示，激發(fā)光譜主要由位于269 nm左右的寬吸收帶及位于310～500 nm之間的Dy3+的f→f激發(fā)躍遷峰組成，可被近紫外或藍(lán)光LED有效地激發(fā).當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為269 nm時(shí)，發(fā)射光譜在580 nm處呈現(xiàn)黃光發(fā)射，屬于Dy3+離子的4F9/2→6H13/2躍遷，樣品的色坐標(biāo)為(0.470 3，0.492 7).本文研究結(jié)果表明，Li6(La2Ca)Nb2O12:Dy3+熒光粉在白光LED領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值.