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CaTiF6·2H2O∶Mn4+窄带红色荧光粉的发光性能及其高显指暖白光LED应用
增强出版Luminescence Properties of Narrow‐band Red Phosphor CaTiF6·2H2O∶Mn4+ for Warm White Light-emitting Diodes with High Color Rendering Index
- 发光学报 2023年44卷第2期 页码：259-270
- 作者机构：
1.佛山科学技术学院 物理与光电工程学院， 粤港澳智能微纳光电技术联合实验室， 广东 佛山 528225
2.华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室， 广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室， 广东 广州 510640
- 作者简介：
[ "陈孔岚（1999-），男，广东清远人，硕士研究生，2021年于佛山科学技术学院获得学士学位，主要从事Mn4+激活红色荧光粉的研究。Email：15916191341@163.com" ]
[ "邓婷婷（1989-），女，广东茂名人，博士，副教授，2018年于华南理工大学获得博士学位，主要从事过渡金属/稀土离子掺杂无机发光材料的研究。 E-mail： tingtingdeng0803@163.com" ]
- 基金信息：国家自然科学基金(51902053);广东省自然科学基金(2019A1515011988);广东省教育厅项目(2021KTSCX119);智能微纳光电技术粤港澳联合实验室研究基金(2020B1212030010);广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室开放基金（华南理工大学2021‐07）
DOI：10.37188/CJL.20220310
中图分类号： O482.31;TN383纸质出版日期：2023-02-05，
收稿日期：2022-08-27，
修回日期：2022-09-15，
扫 描 看 全 文
陈孔岚,张学亮,宋恩海等.CaTiF6·2H2O∶Mn4+窄带红色荧光粉的发光性能及其高显指暖白光LED应用[J].发光学报,2023,44(02):259-270.
CHEN Konglan,ZHANG Xueliang,SONG Enhai,et al.Luminescence Properties of Narrow‐band Red Phosphor CaTiF6·2H2O∶Mn4+ for Warm White Light-emitting Diodes with High Color Rendering Index[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(02):259-270.
陈孔岚,张学亮,宋恩海等.CaTiF6·2H2O∶Mn4+窄带红色荧光粉的发光性能及其高显指暖白光LED应用[J].发光学报,2023,44(02):259-270. DOI： 10.37188/CJL.20220310.
CHEN Konglan,ZHANG Xueliang,SONG Enhai,et al.Luminescence Properties of Narrow‐band Red Phosphor CaTiF6·2H2O∶Mn4+ for Warm White Light-emitting Diodes with High Color Rendering Index[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(02):259-270. DOI： 10.37188/CJL.20220310.
摘要
报道了一种新型的Mn
4+
掺杂水合六氟钛酸钙CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
红色荧光粉，详细研究了基质的结构转变和荧光粉的发光性能及高显色指数（显指）暖白光LED应用。CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
在130~200 ℃间脱水转化为CaTiF
6
∶Mn
4+
，荧光光谱发生改变，重新吸附水分子可恢复到CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
，发光性能不可逆。重要的是，该荧光粉在较长波626 nm和635 nm处分别发射锐线极强的零声子线（ZPL）和ν
6
振动峰，色坐标为（0.701， 0.299），更接近人眼敏感的红光边界650 nm（色坐标
x
~0.72，
y
~0.28），有助于提高暖白光LED的显色指数、拓宽背光源的色域。晶体结构和晶体场强度计算指出，Mn
4+
在CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
中占据低对称性的格位，所受到的晶体场强度较弱，Mn—F键的共价性较强。另外，通过表面疏水化显著提升了荧光粉耐湿性能，共掺小离子半径的Si
4+
增强了荧光粉发光热稳定性。以CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
作为红光成分，获得了高显色指数（
R
a
=90，
R
9
=68）的暖白光LED，在高品质的暖白光照明中具有潜在的应用。
Abstract
Herein， a new Mn
4+
-doped hydrate calcium hexafluorotitanic CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
red phosphor is reported. Physical properties of host， luminescence properties and warm white LED application of this phosphor are studied carefully. CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
removes H
2
O to be CaTiF
6
∶Mn
4+
with changed emission spectrum. CaTiF
6
∶Mn
4+
could adsorb H
2
O and recover to CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
except emission intensity. Importantly， it emits extremely strong zero phonon line（ZPL） and ν
6
vibration peaking at longer wavelength of 626 nm and 635 nm in sequence. This unique emission gives color coordinates of （0.701， 0.299）， more closing to the red-light boundary of human eyes sensibility（650 nm， chromaticity coordinate
x
~0.72，
y
~0.28）， which could enhance the color rendering index（
R
a
） of WLED and widen the color gamut of backlight display. The combination of crystal structure and crystal field strength calculation demonstrates that Mn
4+
ion locates at a highly unsymmetric lattice and experiences weak crystal field strength with strongly covalent Mn—F bond in CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
. Moreover， coating with hydrophobic layer enhances the moisture resistant of CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
. Codoping small ionic radius Si
4+
improves its thermal stability. Using CaTiF
6
·2H
2
O∶Mn
4+
as red-light component， a warm white LED with high
R
a
~90 and
R
9
~ 68 was achieved， showing potential in high color quality warm white lighting applications.
关键词
Mn4+掺杂氟化物CaTiF6·2H2O∶Mn4+极强零声子线高显色指数暖白光LED
Keywords
Mn4+-doped fluoridesCaTiF6·2H2O∶Mn4+strong zero-phonon linehigh color rendering indexwarm WLED
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