稀土Ho诱导氧空位协同Eu3+/Eu2+实现Sr2MgSi2O7高效白色长余辉发光

为解决白光LED中单一基质白色长余辉材料缺乏的难题，研究人员通过高温固相法设计合成Sr2MgSi2O7:Eu,Ho新型磷光体。通过调控Eu价态（Eu2+/Eu3+共存）和Ho诱导氧空位，首次实现单基质白色长余辉发光。XPS和EPR证实氧空位主导双机制余辉性能，量子产率测试显示其LED兼容性，为白光照明材料设计提供新思路。

　　

在固态照明领域，白光LED因其高效节能特性成为新一代光源，但其核心材料——磷光体的性能优化仍面临挑战。传统白光实现多依赖多组分磷光体混合或复杂离子共掺杂，易导致色度不稳定和能量损耗。尤其硅酸盐基质材料Sr₂MgSi₂O₇虽具优异热稳定性，但单基质白色长余辉发光始终未被突破。

针对这一难题，国内研究人员通过创新性设计，在《Journal of Rare Earths》发表重要成果。研究采用高温固相法合成Sr_2–x–yMgSi₂O₇:xEu,yHo（x=0.09，y=0.01）磷光体，通过"先还原后氧化"策略精准调控Eu价态，并首次揭示稀土Ho通过诱导氧空位与能带调控的双重作用机制。

关键技术包括：1）高温固相法制备掺杂磷光体；2）X射线衍射（XRD）进行晶体结构解析；3）XPS和EPR表征氧空位浓度及Eu价态分布；4）热释光分析揭示双余辉机制；5）密度泛函理论（DFT）计算电子结构变化。

【Phase identification and crystal structure】
XRD精修证实Eu/Ho掺杂未改变Sr₂MgSi₂O₇四方晶系结构（空间群P-421m），但引起晶格收缩。Rietveld精修显示Sr位点被Eu/Ho取代后晶胞参数a从7.984 ?降至7.974 ?，c从5.028 ?减至5.018 ?，印证离子半径差异导致的晶格畸变。

【Conclusions】
研究取得三项突破性发现：1）Ho³⁺掺杂诱导形成氧空位，使样品在空气/还原气氛中氧空位浓度差异达43.6%；2）Eu²⁺（42.505%）与Eu³⁺（57.495%）共存实现CIE坐标(0.32,0.34)的白光发射；3）热释光曲线显示110℃和280℃两个陷阱能级，证实氧空位主导的深陷阱对长余辉起决定性作用。

该研究不仅首次实现Sr₂MgSi₂O₇单基质白色长余辉，更通过DFT计算揭示Ho的电子调控本质：虽不直接提供电子，但使费米能级附近氧离子电子密度提升17.8%，显著增强体系激发态稳定性。这一发现为稀土掺杂磷光体的能带工程提供了全新视角，其制备策略可拓展至其他硅酸盐体系，对发展全光谱照明、防伪加密材料具有重要指导意义。