在這項工作中，首次發現了具有明亮綠光發射的Rb3RV2O8(R=Y, Lu)自激活熒光粉。通過Eu3+的摻雜，成功實現了實現顏色從青綠色到橙紅色的調控。最後，通過和商用熒光粉的混合成功製備了具有高顯指，低色溫並且可以實現全光譜照明的暖白光器件。
熒光粉轉換白光發光二極管（pc WLEDs）由於具有高發光效率，低能耗，可調色彩、長壽命、環保等優點已經成為新一代的固態光源。商用的發光模式為InGaN芯片激發YAG:Ce3+熒光粉。一方面藍光洩露會對人眼造成危害，另一方面由於缺少紅光部分限制了其在室內的應用。
近期，長春應用化學研究所的林君教授（通訊作者）開發出兩個高效的自激活熒光粉，最終成功的優化了器件的發光性能。相關論文以題為“Highly Efficient Cyan-Green Emission in Self-Activated Rb3RV2O8(R=Y,Lu) Vanadate Phosphors for Full-Spectrum White Light-Emitting Diodes (LEDs)”於4月10日發表在Inorganic chemistry期刊。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.0c00015?ref=pdf
在這項工作中，研究人員成功開發了高效的自激活釩酸鹽化合物Rb3RV2O8（R=Y，Lu）。首先基於無機物的XRD數據進行Rietveld精修，參考的晶體結構為No. 248843(K3YV2O8)。最終較低的R因子和收斂值表明Rb3RV2O8（R=Y，Lu）樣品均為純相。Rb3YV2O8的晶體結構中包含三維多面體[(Rb1)O10]和[(Rb2)O12]、八面體[(Y/Lu)O6]和四面體[VO4]。對Rb3YV2O8（R=Y，Lu）熒光粉的紫外-可見吸收和漫反射（DR）光譜進行測量。根據Kubelka-Munk吸收函數，可通過基於DR光譜的線性部分外推來確定兩種熒光粉的光學帶隙。
對於這兩種釩酸鹽熒光粉，在250-420nm的紫外和n-UV範圍內可以觀察到強的光吸收。它們的光學吸收歸因於[VO4]四面體中從O2-到V5+的CT躍遷。帶隙值分別為3.42 ev和3.32 ev。通過DFT方法計算的結果顯示為間接帶隙（Eg = 3.29 eV）。在500 nm處監測到的兩者的PLE譜顯示出類似的寬帶。從250到420 nm，CT中心位於362 nm。在362 nm激發下，Rb3RV2O8（R=Y，Lu）熒光粉的PL光譜顯示從380 nm到700 nm寬譜的青綠髮射。壽命衰減曲線可以很好地用二階衰減指數進行擬合：平均熒光壽命分別為20.06和23.75 μs。這些自激活釩酸鹽熒光粉表現出很高的量子效率，分別為71%和85%遠高於其他釩酸鹽熒光粉。在362 nm的紫外激發下可以產生峰值位於500nm處的藍綠色發射峰，非常適合製備pc WLEDs。Rb3LuV2O8:Eu3+的溫度敏感性強度比（青綠色/橙紅色）可以用來進行光學測溫。
全光譜照明模型
圖1。從（a）c軸方向和（b）a軸方向的Rb3YV2O8的晶體結構示意圖。（c）Rb3YV2O8中Rb+，Y3+和V5+陽離子多面體的配位環境。
圖2。（a）Rb3Lu1−xV2O8:xEu3+ (x = 0−0.20)樣品的XRD圖譜。（b）Rb3Lu1−xV2O8:xEu3+ (x = 0−0.20)的晶胞參數。（c）320nm激發下Rb3Lu1−xV2O8:xEu3+ (x = 0−0.20)樣品的PL光譜。（d）不同Eu3+濃度下Rb3Lu1−xV2O8:xEu3+ (x = 0−0.20)樣品中VO43-（500nm）和Eu3+（593，619nm）的歸一化強度變化。
圖3。（a）Rb3RV2O8（R=Y，Lu）樣品PL強度的溫度依賴性。插圖是Rb3RV2O8（R=Y，Lu）的活化能。（b）不同溫度下（298-498k）362nm激發下Rb3LuV2O8樣品的歸一化PL譜。（c）Rb3LuV2O8樣品在不同溫度（298-498K）下的XRD圖譜。（d）不同溫度下的晶胞參數變化。
圖4。（a）Rb3Lu1-xV2O8:xEu3+（x=0，0.08，0.20）熒光粉在298k-498 k溫度變化下PL強度變化。插圖的是不同Eu3+摻雜量的活化能（Ea）。（b）Rb3Lu0.92V2O8:0.08Eu3+樣品的溫度依賴性PL光譜（298-498k）。插圖（i）顯示了Rb3Lu0.92V2O8:0.08Eu3+樣品在320nm紫外光激發下的相應CIE色度圖，以及在不同溫度（298-498k）下的發光照片。插圖（ii）是VO43-基團和Eu3+在不同溫度（298-498k）下的歸一化PL強度。（c）不同溫度（298-498K）下VO43-基團和Eu3+發光強度直方圖。（d）在不同溫度下（298-498K）計算的絕對靈敏度SA和相對靈敏度值SR。
在這項工作中，成功地開發了兩種具有青綠光發射的Rb3RV2O8（R=Y，Lu）熒光粉。結構精修確認所製備的釩酸鹽磷光屬於P3̅m1空間群。通過設計VO43-→Eu3+能量轉移，實現發光顏色從青綠色到橙紅色的變化，並增強了Rb3Lu1-xV2O8:xEu3+的熱穩定性。對其在光學測溫領域的潛在應用進行了探究。最大相對在373 K時，靈敏度（Sr）為0.759%K−1。最後，用Rb3RV2O8(R= Y, Lu)製備的pc-WLEDs器件具有較低的CCT（5095和4946 k），以及高的Ra（91.9和93.5）。這些結果提供了證實了藍綠色發光Rb3RV2O8(R = Y, Lu)熒光粉可用於n-UV泵浦的全光譜照明的中。（文：愛新覺羅星）
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