Na-β"-Al2O3:Cr3+/Eu2+共掺杂荧光粉的发光机制与近紫外LED应用研究

本研究针对WLEDs红光成分不足导致的显色性问题，通过固相法合成Na-β"-Al2O3:Cr3+/Eu2+共掺杂荧光粉，证实Eu2+→Cr3+的偶极-四极相互作用能量转移机制，获得79.03%色纯度的蓝光发射与705nm红光补偿，为近紫外激发LED提供新型高效荧光材料。

　　

在固态照明领域，白光LED（WLEDs）虽已取代传统光源，但商用YAG:Ce³⁺荧光粉转换方案存在红光缺失、显色性差的瓶颈。如何通过新型荧光材料设计实现全光谱覆盖，成为提升WLED性能的关键。稀土离子Eu²⁺的蓝光发射与Cr³⁺的红光特性虽被广泛研究，但二者在稳定基质中的协同效应尚未充分开发。辽宁某高校团队选择具有独特层状结构的Na-β"-Al₂O₃作为宿主，通过固相反应法构建Cr³⁺/Eu²⁺共掺杂体系，相关成果发表于《Optical Materials》。

研究采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等技术表征材料结构，结合荧光光谱解析能量传递机制。实验选用γ-AlOOH前驱体与Na₂CO₃、Cr₂O₃、Eu₂O₃等原料，通过高温固相反应合成系列掺杂样品。

【Phase Analysis】
XRD证实所有样品均保持Na-β"-Al₂O₃纯相结构，Cr³⁺（x=0.01）与Eu²⁺（y=0.03-0.07）共掺杂未引起晶格畸变，说明离子成功进入Al³⁺（CN=6）和Na⁺（CN=7）位点。

【Micro-morphology】
SEM显示样品呈现均匀四方形片状形貌，粒径约5-10μm，元素面扫证实Cr、Eu在基质中均匀分布。

【Photoluminescence Properties】
365nm激发下，Eu²⁺的466nm蓝光发射与Cr³⁺的705nm红光发射共存，最高色纯度达79.03%。变浓度实验证实Eu²⁺→Cr³⁺能量转移效率随掺杂浓度提升而增强。

【Energy Transfer Mechanism】
衰减曲线分析表明能量转移符合电四极-电四极相互作用模型，临界距离计算为1.2nm，转移效率最高达62%。

该研究首次在Na-β"-Al₂O₃中实现Eu²⁺/Cr³⁺高效能量转移，其层状结构为多活性中心掺杂提供理想环境。Sun Yanhua团队不仅开发出兼具高色纯度与红光补偿的新型荧光粉，更通过机理研究为设计近紫外激发WLEDs材料提供新思路。材料优异的热稳定性（>80%发光强度保持率@150℃）预示其产业化潜力，未来可通过调控Cr³⁺浓度进一步优化显色指数。这项工作将传统β"-氧化铝的应用从电化学领域拓展至光电功能材料，展示出交叉学科研究的创新价值。