高效近紫外激发Ca2YHf2Al3O12:Ce3+,Tb3+绿色发光石榴石荧光粉及其在高显色性暖白光LED中的潜在应用

摘要： 具有宽带近紫外（近-UV）激发和高效可见光发射的无机荧光粉对制备高性能近紫外泵浦白光发光二极管（LED）至关重要。本研究报道了通过高温固相反应法成功制备的新型高效近紫外激发Ce3?/Tb3?共掺杂Ca?YHf?Al?O??（CYHA）绿色发光石榴石荧光粉。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、能谱分析、元素面分布、光致发光、CIE色坐标、内外量子效率及温度依赖性发射光谱等手段对样品进行表征。研究发现，由于CYHA中Ce3?向Tb3?的高效能量传递，CYHA:Ce3?,Tb3?样品在370-470 nm区域呈现以Ce3?离子4f-5d跃迁为主导的宽激发带（峰值约408 nm），并在408 nm激发下显示出对应Tb3?离子5D?→7F???跃迁的强特征绿光发射（约543 nm）。Ce3?→Tb3?的能量传递机制归因于四极-四极相互作用，传递效率高达93.2%。值得注意的是，经组分优化的CYHA:0.03Ce3?,0.6Tb3?样品展现出优异的内量子效率（78.5%）和外量子效率（56%），显著优于单掺Tb3?的CYHA:0.6Tb3?样品（IQE=8%，EQE=2.2%）。最终将400 nm近紫外LED芯片与制备的CYHA:0.03Ce3?,0.6Tb3?绿色荧光粉、商用BaMgAl??O??:Eu2?蓝色荧光粉及商用CaAlSiN?:Eu2?红色荧光粉混合封装，制成原型白光LED器件。该器件在120 mA驱动电流下发射出显色性优异的暖白光，其CIE色坐标为(0.391, 0.356)，相关色温低至3528 K，显色指数高达92.3。本研究为开发高显色指数近紫外泵浦暖白光LED的高效色转换材料开辟了新途径。