【其他论文】基于能量传递机制的三重掺杂 Ga₂O₃:Eu³⁺/Dy³⁺/Ti⁴⁺ 荧光粉中增强的光致发光与热稳定性

        由广州大学的研究团队在学术期刊 Journal of the European Ceramic Society 发布了一篇名为Enhanced photoluminescence and thermal stability in tri-doped Ga₂O₃:Eu³⁺/Dy³⁺/Ti⁴⁺ phosphors via energy transfer mechanisms（基于能量传递机制的三重掺杂 Ga₂O₃:Eu³⁺/Dy³⁺/Ti⁴⁺ 荧光粉中增强的光致发光与热稳定性）的文章。

摘要

        掺杂稀土元素（RE）的 Ga₂O₃ 在发光器件领域具有广阔的应用前景。本文开展了一项系统性的实验研究，旨在探究 Ga₂O₃ 半导体材料的光致发光（PL）特性随掺杂剂类型和浓度的变化规律，研究对象包括单掺杂（Ga₂O₃:xEu³⁺、 Ga₂O₃:yDy³⁺）、共掺杂（Ga₂O₃:0.035Eu³⁺/0.01Dy³⁺）以及三掺杂（Ga₂O₃:0.035Eu³⁺/0.01Dy³⁺/zTi⁴⁺）荧光粉体系。全面的荧光光谱测量表明，掺杂浓度、烧结温度和时间对荧光发射强度和色度具有显著影响。针对每种荧光体体系确定了最佳合成参数：Ga₂O₃:xEu³⁺（x = 0.035，1300°C，8h）、 Ga₂O₃:yDy³⁺ (y = 0.01, 1500°C, 8h)，以及 Ga₂O₃:0.035Eu³⁺/0.01Dy³⁺/zTi⁴⁺ (z = 0.08, 1300°C, 8h)。优化后的 Ga₂O₃:0.035Eu³⁺ 样品表现出严重的热淬灭效应，其红光发射强度（约 613 nm）在 500 K 时降至 16%。然而，仅掺入 1 mol% Dy³⁺（Ga₂O₃: 0.035Eu³⁺/0.01Dy³⁺) 却产生了异常的热增强效应，在 420 K 时发光强度达到 109%，并在 500 K 时仍保持 97%。这种显著的改善在高温下保持 97% 的强度，而单掺杂样品仅为 16%，归因于高效的 Dy³⁺ → Eu³⁺ 能量转移，该转移补偿了热淬灭效应。进一步向 Ga₂O₃:0.035Eu³⁺/0.01Dy³⁺/zTi⁴⁺ 中掺入 Ti⁴⁺，可抑制不需要的 Eu₃Ga₅O₁₂ 相的形成，并增强发光强度。Eu³⁺ 和 Dy³⁺ 的红光（613 nm）、蓝光（484 nm）和黄光（573 nm）发射，通过增加 394 nm 处的吸收以及 Ti⁴⁺ 向 Eu³⁺ 和 Dy³⁺ 的高效能量转移而得到显著增强。CIE 色度分析表明，在 Ga₂O₃:0.035Eu³⁺ 中添加 Dy³⁺ 显著改善了整个测量温度范围内的发光坐标和色彩纯度。这些结果表明，Dy³⁺/Ti⁴⁺ 的优化共掺杂有效提高了基于 Ga₂O₃:Eu³⁺ 材料的整体发光性能。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2026.118268