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第 5 期 隆金桥，等: 发光增强的红色荧光粉 Li 6 Zr 2 O 7 :Eu 的微波固相合成 ·809·

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2.2 Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 红色荧光粉的光谱特征 465 nm 激发，均在 615 nm 处产生强的红光发射，
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图 2a 为 Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 的激发（PLE）和发 属于 d 0 - f 2 电偶极跃迁所对应的发射峰。392 nm 激
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射（PL）光谱图。 发的发射光谱在 615 nm 处的强度低于激发光谱在

392 nm 处的峰强度，而 465 nm 激发的发射光谱在
615 nm 处的强度高于激发光谱在 465 nm 处的峰强
度，约为 1.54 倍。按能量传递过程，在 465 nm 激
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发时，d 0 - f 1 磁偶极跃迁和 d 0 - f 2 电偶极跃迁应该是
相当的，即电子跃迁的几率是相等的。图 2a 中，由
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465 nm 激发的发射光谱的 R 值( d 0 - f 2 电偶极跃迁发
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射峰的面积与 d 0 - f 1 磁偶极跃迁发射峰的面积之
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比）为 5.5 可判断出，部分 d 0 - f 1 磁偶极跃迁的能量
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转移到了 d 0 - f 2 电偶极跃迁上。这种现象与文献
[15-17]报道的相似。
图 2b 为 392 nm 和 465 nm 激发的能级图。Eu 3+
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的电子被 392 nm 和 465 nm 激发到 l 6 和 d 2 能级，
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并通过无辐射弛豫(NR)跃迁到 d 0 能级，然后再跃迁
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到 f j （j=1、2、3、4）产生发射光谱。
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图 2c 是在 465 nm 激发下，Eu 能量从磁偶极
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中心(MD-Eu )转到电偶极中心（ED-Eu ）上的能
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级图。处于基态的 Eu 被 465 nm 激发到达 d 2 能级，
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并通过无辐射弛豫(NR)跃迁到 d 0 能级， d 0 能级的
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部分能量由磁偶极中心（MD-Eu ）转移到相邻的
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电偶极中心（ED-Eu ），从而导致发射光谱在 615 nm
处强度大于激发光谱在 465 nm 处的强度。这种现象
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称为量子剪裁现象。Eu 的量子剪裁现象已经被证
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实，其大部分都以钆离子（Gd ）为主要基质，组
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成钆铕(Gd -Eu )离子对，能量通过交叉驰豫进行
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交换 [18-20] 。Li 6 Zr 2 O 7 :Eu 体系虽然没 Gd ，但 Eu 3+
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有两个不同的晶格(磁偶极和电偶极)。因此，Eu
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图 2 荧光粉 Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 的性能图：（a）Li 6 Zr 2 O 7 : 的能量可以从磁偶极中心（MD- Eu ）转到电偶极
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0.14Eu 激发（PLE）和发射（PL）光谱图；（b） 中心（ED-Eu ）上，从而引起电偶极发光强度增强。
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Eu 被 392 和 465 nm 激发的能级图；（c）在 465 nm
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激发下，能量由 Eu 磁偶极中心向电偶极中心转 2.3 荧光粉色坐标测定
移的能级图 荧光粉的光致发光呈现的颜色可用色度坐标来
Fig. 2 Fluorescent properties of phosphors Li 6 Zr 2 O 7 : 表示，其结果可利用发射光谱数据通过 CIE1931
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0.14Eu : (a) PLE and PL spectra, (b) energy level
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diagrams of Eu excited by 392 nm and 465 nm, （Commission International de LEclairage）系统的色
(c) cooperative energy transfers from MD Eu 3+ 度坐标计算方法得到，坐标图中的横坐标 X 表示与
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center to ED Eu center excited by 465 nm
红色有关的相对量值，纵坐标 Y 表示与绿色有关的
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由图 2a 可知，扫描波长为 615 nm 的激发光谱 相对量值。Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 荧光粉的色坐标图见
在 300~550 nm 内有 3 个强的激发光谱，均属于 Eu 3+ 图 3。
特征激发峰，3 个峰的强度相当，且最高处分别位 通过 CIE1931 计算最佳条件下 合成的
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于 392、465、533 nm，对应着 Eu 的 f 0 → l 6 、 Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 在 λ=465 nm 激发下发射光谱的色
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f 0 → d 2 、 f 0 → d 1 跃迁。这使 Li 6 Zr 2 O 7 :Eu 荧光粉可 坐标为 （0.65,0.35），落在红色 区域 。比商 用的
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用于通过紫光（380~400 nm）或蓝光（460~470 nm） Y 2 O 3 :Eu (0.63,0.34)更接近于标准红色色坐标（0.67,
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激发得到白光的发光二极管中。图 2a 的发射光谱图 0.33） [20] 。所以，红色荧光粉 Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 具有
位于 550~ 750 nm，分别由紫外光 392 nm 和蓝光 潜在的商用价值。