(Sr1-xMex)2SiO4:Eu荧光粉光谱调控机制

采用高温固相法制备(Sr1-xMex)1.95SiO4:0.05Eu系列荧光粉,研究不同大(Ba2+)、小(Mg2+)半径离子基体固溶对其物相、发光中心配位结构、Eu离子价态的影响,探究其光谱精细调控机制。Sr2SiO4粉末中随着温度升高α-Sr2SiO4相增加、β-Sr2SiO4相减少;Mg2+ (小半径离子)掺杂可以提高α-Sr2SiO4相稳定性,但容易出现Mg2SiO4,粉末中始终为混合物;Ba2+ (大半径离子) 掺杂可以提高α-Sr2SiO4相稳定性,粉体发生β-Sr2SiO4+α-Sr2SiO4→α-Sr2SiO4→α-Sr2SiO4+Ba2SiO4→Ba2SiO4转变,且β-Sr2SiO4、α-Sr2SiO4、Ba2SiO4的顺序其Si–O–Me(I)–O–Me(II)链逐渐由锯齿状变为平直状、Me-O键长拉长。Eu离子激活的β-Sr2SiO4、α-Sr2SiO4、Ba2SiO4粉体在254nm(365nm) 激发下有明亮的绿色荧光发射（且依序强度增强、光谱整体略微蓝移）和微弱的红光发射;当光学基体发生β-Sr2SiO4→α-Sr2SiO4转变时,发射光谱中Eu2+(I)蓝移Eu2+(II)红移（Si–O–Sr(I)–O–Sr(II)由锯齿形链成为平链,且Sr-O键拉长）,发生α-Sr2SiO4→Ba2SiO4转变则Eu2+(I)、Eu2+(II)均发生蓝移（仅发生Me-O键拉长）;三种粉体热释光谱中均存在Eu2+和Eu3+缺陷能级,且Eu2+缺陷浓度更高。Eu3d的精细x射线光电子谱表明随着β-Sr2SiO4→α-Sr2SiO4→Ba2SiO4转变其Eu离子以Eu2+存在的可能性增大,对应的电子顺磁共振也证实这一结果。由此可见,采用Ba2+离子固溶掺杂Sr2SiO4,可在一定浓度范围得到单相粉末,实现光学基体的β-Sr2SiO4→α-Sr2SiO4→Ba2SiO4相变,调控Si–O–Me(I)–O–Me(II)链型及Me-O键长,调节Eu离子价态和配位场,进而实现其绿色荧光粉荧光强度、发射波段精确调控。