南京工业大学朱海奎、王丽熙《‌Ceram. Int》|用于近紫外LED应用的热稳定且色纯的氧氟化物荧光粉Y7O6F9:Eu3+

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目前用于发光二极管（LED）的红色荧光粉普遍存在发光效率低、热稳定性差、近紫外（UV）激发下色纯度不足等问题，严重制约了其在高性能光电器件中的应用。氟氧化合物凭借其宽禁带、低声子能量和优异的紫外透光性，为提升荧光粉发光性能提供了独特优势，成为高效红色LED的理想基质材料。本研究采用水热辅助固相法合成了系列掺杂浓度（x=0-9 mol%）的Eu3+掺杂Y7O6F9荧光粉，系统研究了其结构与光致发光特性。掺杂7 mol% Eu3+的样品在395 nm激发下于610 nm处呈现主导发射峰，色纯度高达94.1%。该样品在423 K温度下仍保持82%的初始发光强度，展现出优异的热稳定性。通过与395 nm紫外芯片的集成测试，证实该荧光粉具有良好的器件兼容性，兼具高亮度与稳定的电致发光输出，为单色红光LED应用展现出巨大潜力。

图1. a) Y7O6F9的晶体结构。 b) Y7O6F9的电子能带结构。 c) Y7O6F9结构的总态密度与部分态密度（DOS）计算结果。 d) Y7O6F9:Eu3+的电子能带结构。 e) Y7O6F9:Eu3+结构的总态密度与部分态密度（DOS）计算结果。

图2. a)Y7O6F9在不同温度下的 XRD 图谱。b)Y7O6F9:x%Eu3+样品的 XRD 图谱。c)Y7O6F9:7%Eu3+的 XRD Rietveld分析。d)Y7O6F9:x%Eu3+的晶胞体积和晶格常数 α 变化。

图3. a) Y7O6F9:7% Eu3+样品的扫描电镜图像。 b) Y7O6F9:7% Eu3+样品的能谱元素分析。 c) Y7O6F9:x% Eu3+的漫反射光谱。 d) Y7O6F9:7% Eu3+的光学带隙值计算。 e) Y7O6F9:7% Eu3+中Eu 3d结合能区域的X射线光电子能谱分析。

图4. a) Y7O6F9:7% Eu3+荧光粉的PLE与PL光谱。b) 不同浓度Y7O6F9:x% Eu3+ (x = 1-9%)的发射光谱。c) 不同浓度Y7O6F9:x% Eu3+ (x = 1-9%)的归一化PL光谱。d) 相对积分强度对比图。

图5. a) Y7O6F9:x% Eu3+样品在610 nm检测波长下的荧光衰减曲线。b) 不同浓度Y7O6F9:7% Eu3+体系中Eu3+的荧光衰减曲线（以积分强度表示）。c) Y7O6F9:7% Eu3+在394 nm激发波长下的量子效率曲线。d) Y7O6F9的量子效率曲线（对应7% Eu3+的积分发射强度随温度变化）。e) Y7O6F9:7% Eu3+的变温光致发光光谱热依赖性发射光谱，附温度-光致发光强度等值线图（下）。f) Y7O6F9:7% Eu3+在298 K-498 K温度范围内的CIE色坐标图。（关于图例中颜色标注的解读，请参阅本文网络版说明。）

图6. a) Eu3+能级跃迁示意图。 b) 构象坐标与温度突变机制示意图。

图7. a) Y7O6F9:7% Eu3+在紫外LED激发下的EL发射光谱。b) 不同注入电流（25-150 mA）下的电致发光光谱曲线。c) 25 mA工作电流下的CIE 1931坐标。