Eu3+ /Mn4+ 共掺杂GdGeSbO6 双发射荧光粉的多功能应用研究

针对光学测温、植物生长LED及防伪技术的多功能材料需求，贵州大学团队通过高温固相法合成Eu3+ /Mn4+ 共掺杂GdGeSbO6 荧光粉，系统研究其晶体结构与光学特性。该材料在423K下实现2.73%/K的荧光强度比(FIR)测温灵敏度，并成功应用于近紫外LED器件和可调谐防伪墨水，为多场景光学传感提供新策略。

　　

【研究背景】
在智能传感与绿色农业时代，光学测温技术因非接触、高精度特性成为研究热点，而植物工厂对特定光谱LED的需求与日俱增。传统荧光粉面临功能单一、灵敏度不足等瓶颈，如何开发兼具温度传感与生物调控的多功能材料成为关键挑战。稀土离子Eu³⁺
和过渡金属Mn⁴⁺
因其独特能级结构被寄予厚望，但双发射中心的协同调控仍存在能级匹配难题。

贵州大学研究团队在《Journal of Rare Earths》发表的研究中，创新性地选择钙钛矿型GdGeSbO₆
作为基质，通过[GdO₆
]八面体容纳Eu³⁺
、[Ge/SbO₆
]位点掺杂Mn⁴⁺
，构建双发射体系。该工作不仅实现2.73%/K的创纪录测温灵敏度，更首次将同一材料拓展至植物光照与动态防伪领域。

【关键技术】
采用高温固相法合成系列GdGeSbO₆
:xEu³⁺
/yMn⁴⁺
样品，通过X射线衍射(XRD)分析晶格畸变，结合荧光光谱解析⁵
D₀
→⁷
F_J
(Eu³⁺
)和²
E→⁴
A₂
(Mn⁴⁺
)跃迁机制，基于荧光强度比(FIR)建立温度校准曲线，最后集成近紫外LED芯片制备器件。

【研究结果】

1. 晶体结构
   XRD显示所有样品保持纯相（PDF#04-001-6918），Eu³⁺
   掺杂引起晶格膨胀（2θ角左移），证实其成功取代Gd³⁺
   位点。

2. 光学特性
   463nm激发下呈现500-800nm宽谱发射：590nm来自Eu³⁺
   的⁵
   D₀
   →⁷
   F₁
   跃迁，682nm归属Mn⁴⁺
   的²
   E→⁴
   A₂
   发射。双中心发射强度比(I₆₈₂
   /I₅₉₀
   )随温度升高呈指数变化，符合玻尔兹曼分布。

3. 温度传感性能
   FIR测温在423K达到2.73%/K的相对灵敏度，超越已报道的Bi³⁺
   /Eu³⁺
   （1.68%/K）等体系，归因于Eu³⁺
   -Mn⁴⁺
   能级差（~2100cm^-1
   ）的优化设计。

4. 应用验证
   近紫外LED器件发射光谱与植物光敏色素吸收谱高度匹配；防伪墨水在254/365nm紫外灯下呈现红-橙可切换发光，实现动态加密。

【结论与意义】
该研究开创性地将双发射中心荧光粉应用于"测温-促生长-防伪"三重场景：FIR测温灵敏度突破现有极限，LED器件光谱精准调控植物光形态建成，离子掺杂策略为多功能材料设计提供范式。相关工作获贵州大学人才基金支持，为稀土/过渡金属协同发光机制研究奠定重要基础。