新型深红光α'-Sr2 SiO4 :Eu3+ /Li+ 荧光粉的零热猝灭特性与量子效率突破

为解决Eu3+ 荧光粉热稳定性差、量子效率低的问题，江苏科技大学团队通过Li+ 电荷补偿策略，开发出具有异常强5 D0 →7 F4 跃迁（702 nm）的α'-Sr2 SiO4 :Eu3+ /Li+ 荧光粉。该材料在200°C下实现零热猝灭（101.1%发光保持率），IQE（内量子效率）提升4.5倍至88.1%，EQE（外量子效率）达13.2%，为植物照明与高显色LED提供新方案。

　　

在固态照明领域，白光LED（WLED）的显色性能长期受限于红光成分不足。尽管Eu³⁺
激活的荧光粉（如Y₂
O₃
:Eu³⁺
）能提供红光发射，但其固有的4f-4f跃迁弱吸收、热猝灭（通常>150°C显著衰减）和低外量子效率（EQE）制约了实际应用。更棘手的是，传统Eu³⁺
荧光粉多依赖⁵
D₀
→⁷
F₁
/⁷
F₂
跃迁，而能产生深红光（>700 nm）的⁵
D₀
→⁷
F₄
跃迁通常较弱。江苏科技大学的研究团队另辟蹊径，选择正交硅酸盐α'-Sr₂
SiO₄
作为基质，通过Li⁺
共掺杂策略，不仅解决了Eu³⁺
替代Sr²⁺
的电荷失衡问题，更意外获得了异常强烈的⁵
D₀
→⁷
F₄
跃迁，相关成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》。

研究采用固相反应法合成Sr_2-2y
SiO₄
:yEu³⁺
/yLi⁺
系列样品，通过X射线衍射（XRD）与Rietveld精修确定晶体结构，结合光谱测试分析发光性能。关键发现包括：

Materials Preparation
通过精确控制Eu³⁺
/Li⁺
掺杂比例（y=0.05-0.18），采用SrCO₃
、SiO₂
等原料在1450°C烧结获得纯相α'-Sr₂
SiO₄
，Li⁺
同时作为电荷补偿剂和助熔剂。

Phase and Structure Analyses
Rietveld精修揭示Eu³⁺
优先占据九配位Sr2位点，Li⁺
进入十配位Sr1位点。非中心对称的C_s
对称性导致强⁵
D₀
→⁷
F₄
跃迁，其强度比常规⁷
F₂
跃迁高2.3倍。

Conclusions
最优样品（y=0.11）实现88.1%的IQE和13.2%的EQE，在200°C下发光强度不降反增（101.1%）。原型WLED展示380-710 nm宽光谱覆盖，证实其在植物生长照明和高显色指数（CRI）照明的应用潜力。

该研究通过晶体工程策略，首次在硅酸盐体系中实现Eu³⁺
的强⁵
D₀
→⁷
F₄
跃迁与零热猝灭特性。Li⁺
共掺杂不仅解决电荷补偿问题，更通过改变局域配位环境调控跃迁概率。团队提出的"双位点协同占据"模型（Eu³⁺
@Sr2+Li⁺
@Sr1）为设计高性能稀土荧光粉提供了新思路，其零热猝灭机制可能源于缺陷能级的温度补偿效应。这项研究将推动深红光荧光粉在生物成像、防伪等跨领域应用。