真空紫外光激发的稀土发光材料

从基础研究角度看，研究真空紫外光(VUV)激发的稀土发光材料，可探索稀土离子在真空紫外范围的激发态高能级及其能量传递，在应用同步辐射光源以前，人们对这一范围的能级认识不清楚；在应用方面，通过稀土发光材料的真空紫外光谱研究，可探索适于等离子平板显示(PDP)和环境友好的无汞荧光灯用稀土发光新材料。液晶显示(LCD)和PDP是目前已实现商品化的平板显示方式，尽管在家电市场，LCD是目前的主流产品，但后者是主动发光型显示，有LCD无可替代的特点。近年来，科研人员一直在致力于研究在VUV光激发下发光效率高、稳定性好、寿命和色坐标更合适的PDP荧光粉。北京同步辐射装置(BSRF) 4B8真空紫外光谱实验站提供的真空紫外光源为真空紫外光激发的发光材料的发光性能研究提供了有利支持，尤其远程操作实验的实现，极大提高了实验效率。

中山大学与北京同步辐射装置(BSRF)真空紫外光谱实验站合作，研究了在172 nm真空紫外光激发下可以从蓝光到黄绿光颜色可调的发光材料Li(Y,Gd)(PO3)4:Tb3+。还观察到了源于Tb3+离子之间的交叉弛豫过程(⁷D_J + ⁷F₆ → ⁵D_1,2,3 + ⁵D₄)的量子剪裁。这种量子剪裁过程有助于提高荧光粉在真空紫外光激发下的量子效率，改善荧光粉的发光亮度。

图1 (左)Li(Y,Gd)(PO3)4:Tb3+中Gd3+和Tb3+离子的能级及能量传递示意图，(右) CGPF-Eu和商用YGB-Eu的色坐标和172 nm真空紫外光激发下的发光像

此外，通过比较含Gd3+材料Ca6Gd2-xTb_xNa2(PO4)6F2和不含Gd3+材料Ca6La2-xTb_xNa2(PO4)6F2的光谱，分析了Gd3+离子在上述量子剪裁过程中的作用。发现Gd3+离子的存在对于提高材料在真空紫外区域的吸收和量子剪裁效率有重要作用。

为了解决商用PDP红色荧光粉(Y,Gd)BO3:Eu3+(YGB-Eu)色坐标偏橙色的问题，合成了发射波长位于618 nm的发光材料CGPF-Eu，通过测定真空紫外激发光谱发现，这种发光材料在真空紫外区域有强吸收，其发射光的色坐标优于YGB-Eu。

真空紫外光激发下明显的光衰是PDP商用蓝粉BaMgAl10O17:Eu2+ (BAM)的主要缺点之一。人们尝试通过改变合成方法、包覆SiO2等手段提高BAM的抗光衰能力。利用蓝光发射材料CLPF-Tm，通过将这种材料以不同的比例和商用粉BAM充分混合，发现混合后的荧光粉（25% CLPF-Tm + 75% BAM）抗光衰能力得到了改善。

发表文章：

1. Bin Han,1 Hongbin Liang,1,* Yan Huang,2 Ye Tao2 and Qiang Su,1,*. Vacuum Ultraviolet-Visible Spectroscopic Properties of Tb3+ in Li(Y,Gd)(PO3)4: Tunable Emission, Quantum Cutting, and Energy Transfer. Journal of Physics Chemistry C, 114(2010) 6770–6777.

2. Mubiao Xie1, Ye Tao2, Yan Huang2, Hongbin Liang1*, Qiang Su1. The Quantum Cutting of Tb3+ in Ca6Ln2Na2(PO4)6F2 (Ln = Gd, La) under VUV-UV Excitation: with and without Gd3+. Inorganic Chemistry, 49(2010)11317-11324.

3. Mubiao Xie,1 Hongbin Liang,1,* Qiang Su,1,* Yan Huang,2 Zhenhua Gao,2 and Ye Tao2. Red Emission of Ca6Gd1.97Eu0.03Na2(PO4)6F2 with Suitable Chromaticity Coordinates under VUV Excitation. Electrochemical and Solid-State Letters, 13(12) (2010) J140-J142.

4. Mubiao Xie,1 Yan Huang,2 Ye Tao,2 Hongbin Liang,1,* and Qiang Su1. Improving the BAM VUV-Irradiation Degradation with a UV-Blue Emitting Phosphor CLPF-Tm. Journal of The Electrochemical Society, 157(11) (2010) J401-J404.

1MOE Laboratory of Bioinorganic and Synthetic Chemistry, State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Chemistry and Chemical Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, P. R. China

2Beijing Synchrotron Radiation Facilities, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Science, Beijing 100039, P. R. China

*Correspondence: cesbin@mail.sysu.edu.cn