设计用于温度传感和白光LED照明的绿色发光Li?Gd?Te?O??:Er3?石榴石型碲化物荧光粉

《Materials Research Bulletin》：Designing green-emitting Li 3Gd 3Te 2O 12:Er3+ garnet-type tellurate phosphors for temperature sensing and WLED lighting

该研究通过固态反应法合成Er3?掺杂的Li?Gd?Te?O??（LGTO）磷光体，在377 nm激发下实现557 nm绿色发光，最优掺杂浓度为1.5 mol%。该磷光体具有优异热稳定性（480 K时荧光强度保持125.19%）、灵敏度（300 K时相对灵敏度1.12% K?1），并成功应用于白光LED，其色-rendering index达88，色温5097 K。能量传递机制研究表明以近邻离子相互作用为主，且晶格结构验证了Er3?取代Gd3?的可行性。

　　这项研究围绕一种新型的Er3?掺杂Li?Gd?Te?O??（简称LGTO）磷光材料展开，探讨了其在光致发光、光热测量和白光发光二极管（w-LED）中的应用潜力。LGTO作为一种具有广泛应用前景的材料，其晶体结构和光学特性使其成为一种理想的基质材料，特别适用于激光系统和发光二极管中的发光性能优化。Er3?作为一种常见的稀土离子，因其丰富的能级结构，能够实现从紫外到近红外范围的荧光发射，这使其在光热测量领域具有独特的优势。通过掺杂Er3?，研究人员成功开发出具有高热稳定性和高相对灵敏度的LGTO磷光材料，为光热测量技术提供了新的选择。

研究团队采用高温固相反应法合成LGTO:Er3?磷光材料，并对不同掺杂浓度（0.1-10 mol%）的样品进行了系统的性能评估。通过X射线衍射（XRD）分析，研究人员确认了LGTO:Er3?材料的晶体结构纯度，发现其与标准数据高度匹配，说明材料具有良好的结晶质量。此外，扫描电子显微镜（SEM）图像显示，LGTO:Er3?材料具有均匀的颗粒分布，表明其在固态照明应用中具有良好的物理特性。在不同掺杂浓度下，材料的发光特性表现出一定的变化，其中1.5 mol%的掺杂浓度被认为是最佳选择，此时材料的发光强度达到峰值，同时保持较高的发光效率。

在光热测量方面，研究团队利用荧光强度比（FIR）方法评估了LGTO:Er3?材料的温度响应特性。FIR方法能够有效消除外部干扰，同时保持高灵敏度和快速测量能力。通过分析不同温度下的FIR值，研究人员发现LGTO:Er3?材料在480 K时的FIR值达到0.98，表明其具有优异的温度传感性能。同时，通过计算绝对灵敏度（S?）和相对灵敏度（S?），研究人员发现LGTO:Er3?在300 K时的相对灵敏度达到1.12% K?1，远高于其他文献中报道的材料。这一结果表明，LGTO:Er3?材料在光热测量方面具有显著优势，尤其是在非接触式温度检测中。

此外，研究团队还成功将LGTO:Er3?磷光材料应用于w-LED的制造中。通过将红色发光的（Sr, Ca）AlSiN?:Eu2?、绿色发光的LGTO:1.5 mol%Er3?和蓝色发光的BaMgAl??O??:Eu2?磷光材料与紫外固化粘合剂混合，并涂覆在375 nm的n-UV LED芯片上，研究人员制备出了一种具有高色还原指数（Ra）和低相关色温（CCT）的w-LED。Ra值达到88，CCT值为5097 K，CIE坐标为（0.341, 0.329），这些结果表明LGTO:Er3?材料在白光发光二极管的制造中具有显著优势，能够提供高质量的照明效果。

在光热测量领域，LGTO:Er3?材料不仅表现出优异的温度传感性能，还展现出良好的热稳定性。在480 K时，其发光强度保持在125.19%，远高于其他文献中报道的类似材料。这种高热稳定性使得LGTO:Er3?材料成为一种理想的光学温度计材料，尤其适用于需要在高温环境下工作的应用场景。同时，通过分析不同温度下的发光强度变化，研究人员确认了材料的热稳定性，这为其在工业和科研中的应用提供了坚实的基础。

研究团队还通过能量转移机制的分析，探讨了LGTO:Er3?材料的发光特性。利用Inokuti-Hirayama（I-H）模型和Dexter理论，研究人员确认了能量转移主要通过最近邻离子间的相互作用实现。这一发现进一步支持了LGTO:Er3?材料在光热测量中的应用潜力，因为能量转移效率的提高有助于增强温度测量的灵敏度和准确性。同时，研究团队还通过计算关键距离（Rc）和分析能量转移系数（Q）等参数，进一步验证了这一结论。

总的来说，这项研究为LGTO:Er3?磷光材料在光热测量和白光发光二极管中的应用提供了坚实的理论和实验基础。通过合成和性能评估，研究人员确认了LGTO:Er3?材料在不同温度下的稳定性和灵敏度，为其在实际应用中的推广提供了重要依据。同时，研究团队还通过实验方法验证了材料的发光特性，表明其在固态照明和光学温度测量领域具有广泛的应用前景。这些成果不仅丰富了稀土掺杂材料的研究内容，也为未来在光学传感和照明技术领域的进一步研究提供了新的思路。