Sm3+与Ce3+/Sm3+共掺杂硼锗酸盐玻璃的发光特性研究：J-O参数计算与辐射性能调控及其在白光LED中的应用

本研究通过熔融淬火法制备了GeBNaSrGaCex/Smy系列玻璃，利用Judd-Ofelt理论分析了Sm3+的对称性与辐射性能，证实Ce3+→Sm3+能量转移效率达93.98%，并实现CIE坐标(0.3182,0.3265)的白光发射。该工作为开发低成本、高显色性固态照明材料提供了新思路。

　　

在追求绿色照明的时代背景下，传统YAG:Ce³⁺基白光LED因缺乏红光组分导致显色性差的问题日益凸显。稀土离子掺杂玻璃因其均匀发光、无需封装树脂等优势成为研究热点，其中Sm³⁺的橙红光发射（598 nm）与Ce³⁺的蓝光发射（400 nm）的组合被认为是有望实现高质量白光的候选体系。然而，在GeO₂-B₂O₃-Na₂O-SrO-Ga₂O₃（GeBNaSrGa）这一新型玻璃基质中，Ce³⁺-Sm³⁺的能量转移机制与光谱调控尚未被探索。长春理工大学的研究团队通过系统的光谱分析与理论计算，揭示了该体系中高效能量转移的物理本质，并成功制备出具有实用化潜力的白光发光玻璃。

研究采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、荧光光谱等技术表征材料特性，通过Judd-Ofelt理论计算Sm³⁺的Ω_2,4,6参数，结合荧光衰减曲线分析能量转移效率。

玻璃制备与结构表征
熔融淬火法制备的玻璃显示典型非晶态特征，FT-IR证实网络结构由[GeO₄]和[BO₃]振动主导。掺杂稀土离子未改变基质结构，但Na₂O的引入降低了玻璃粘度，SrO优化了网络稳定性。

Sm³⁺单掺玻璃的光学性能
J-O参数呈现Ω₄>Ω₆>Ω₂的规律，光谱品质因子>1表明高对称性环境。⁴G_5/2→⁶H_7/2跃迁的β_R=0.67，σ_e=3.638×10^?22 cm²，证实其作为激光介质的潜力。

Ce³⁺-Sm³⁺能量转移机制
375 nm激发下，Ce³⁺-Sm³⁺共掺玻璃发光强度显著提升，荧光寿命衰减证实非辐射能量转移效率达93.98%。Sm₂O₃浓度增加使CIE坐标从蓝光区（0.287,0.259）向白光区（0.3182,0.3265）移动，色纯度降至5.64%。

结论与意义
该研究不仅阐明了GeBNaSrGa玻璃中Ce³⁺→Sm³⁺的高效能量转移机制，更通过精确调控组分实现了可应用于固态照明的白光发射。相较于文献报道的BaO-Ga₂O₃-B₂O₃-SiO₂体系（最高ET效率42.01%），本研究将效率提升至93.98%，且无需复杂后处理工艺。这项工作为开发新一代低成本、高显色性照明材料提供了理论依据与材料基础，相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》。