过渡金属离子共掺杂的MgO–MgF2-GeO2:Mn4+红色荧光粉用于实现更宽色域再现的白光LED

摘要： Mn4+激活的非稀土基红色荧光粉是磷光转换发光二极管（pc-LEDs）固态照明应用中优异的下转换材料。然而，Mn4+激活红色荧光粉在InGaN基蓝光LED激发下的低量子效率限制了其在磷光转换LED中的应用。为增强传统红色发光灯用荧光粉MgO-MgF2-GeO2（MGF:Mn4+）在约420 nm激发波长处的吸收，我们采用过渡金属氧化物（Sc2O3、Lu2O3、Y2O3和La2O3）替代MgO对MGF:Mn4+荧光粉进行掺杂。当采用420 nm光激发时，合成的Sc2O3掺杂荧光粉（Sc-MGF:Mn4+）吸收比为58%，内量子效率（IQE）达55%，而原始MGF-Mn4+荧光粉的IQE仅为35%。我们采用Sc-MGF-Mn4+（红色）、β-SiAlON:Eu2+（绿色）与InGaN芯片（λem = 450 nm）制备了白光LED，并将其性能与采用K2SiF6:Mn4+作为红色荧光粉的LED进行对比。根据美国国家电视系统委员会（NTSC）标准，Sc-MGF:Mn4+荧光粉白光LED的色域覆盖率达到国际照明委员会（CIE）1976标准的121%和BT.2020标准的80%，较采用K2SiF6:Mn4+作为红色荧光粉的LED分别高出9%和6%（基于NTSC和BT.2020标准）。我们这种通过共掺过渡金属氧化物提升Mn4+激活荧光粉IQE的简易方法，可推广至其他Mn4+激活荧光粉体系，适用于需要增强吸收、更高发光强度及更广色域的应用场景。