利用SRF-VUV光对PDP应用的正磷酸盐发光性能的研究

传统的阴极射线管显示器(CRT)正被先进的等离子显示(PDP)、LED平板显示器所逐步取代。高性能彩色荧光粉作为PDP和LED显示的关键部分，其研究备受关注。正磷酸盐在真空紫外光(VUV, 100～200 nm)区具有匹配的宽带吸收，此外得益于PO4正四面体的刚性结构，正磷酸盐具有较好的物理和化学稳定性。因此，稀土掺杂正磷酸盐材料是PDP应用的理想的发光材料。

苏州大学材料与化学化工学部黄彦林教授领导的研究组近年来对稀土(Eu2+, Eu3+, Ce3+, Tb3+等)掺杂的正磷酸盐材料的结构和发光性能进行了深入的研究。研究组采用溶胶凝胶法成功制备了纯相的NaCaPO4:Eu3+颗粒。如图1所示，颗粒的形状规则，均匀分布于微纳尺度。

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图1 NaCaPO4:Eu3+样品的SEM照片。(a)放大15,000倍 (b)放大100,000倍

借助于北京同步辐射装置(BSRF)4B8真空紫外(VUV)光谱束线，对NaCaPO4:Eu3+材料进行了VUV光谱的测试，获得的激发和发射光谱如图2和图3 所示。

激发光谱(图2)显示，材料在VUV区的120 nm至185 nm之间有较强的光吸收，该吸收来自于正磷酸盐NaCaPO4基质晶格的带间吸收，该处的宽吸收峰也说明了基质材料与稀土Eu3+离子间存在有效的能量传递；而中心位于210 nm和238 nm的强吸收峰则来自于O2-离子与稀土Eu3+离子间的电荷转移(CT)，该处峰的劈裂则说明了Eu3+离子在NaCaPO4基质晶格中存在两种晶体学位置，即Na+离子格位和Ca2+离子格位。

发射光谱(图3)显示，在147 nm的VUV光激发下，材料在570 nm至640 nm之间有两处发光峰。其中较强的发光峰是Eu3+离子的特征发光峰，来自其5D0→7F2跃迁，另外的弱发光粉来自于5D0→7F1跃迁。通过CIE软件计算出在147 nm的VUV光激发下，NaCaPO4:Eu3+荧光粉发光的色度坐标为(x=0.648, y=0.4009), 图4是这一坐标在对应在CIE色度坐标图上的位置，如图显示NaCaPO4:Eu3+的发光位于橙色光和红色光区域之间，是很浅的橙红色光，同时改处发光与准红色光的CIE坐标 (NTSC Red）非常接近。

图2 NaCaPO4:Eu3+的激发光谱 (λem=611 nm)  图3 NaCaPO4:Eu3+的发射光谱 (λex=147 nm)