實驗理論相結合:揭示SVO材料的光致發光特性

2020-12-05 孜然學術

導讀:本文採用水熱法成功地獲得了Sr10V6O25材料。合成時間的變化促進了表面能的變化,改變了形貌和粒徑。理論計算證實VB是由[SrOx]態組成的,其中[SrO7]團簇的貢獻最大,CB主要由[VO4]團簇的態組成。室溫下以350 nm為中心的紫外光激發螢光粉,螢光粉在350~750 nm範圍內呈寬帶發射,最大發射波長接近500 nm。CIE色度圖顯示了白色區域的輻射。可以得出結論,[SrOx]和[VO4]團簇中的畸變在帶隙中產生新的中間能級,可能改變樣品的表面能、形貌和發光性質。

白光發光材料除了可以降低在發光元件和電子器件中的應用成本外,還可以克服由於非本色平衡而產生的許多問題。為了觀察這種光致發光現象,來自聖保羅大學研究團隊在低溫下進行了合成了釩酸鍶(Sr10V6O25,SVO)材料。本文討論了範德華力作為取向、誘導和色散相互作用的函數如何影響半導體的形態演化。根據實驗數據和理論分析,首次提出了SVO結構的單元是複合的三個扭曲的[SrOx](x=6、7和9)和兩個扭曲的[VO4]。光致發光測量顯示了有效的寬帶發射,並觀察到紫外光激發轉化為可見光。發射色度表明,[SrOx]和[VO4]簇的結構紊亂可能導致CIE發射顏色的變化。相關論文以「Unraveling the Photoluminescence Properties of the Sr10V6O25 Structure Through Experimental and Theoretical Analyses」為題發表在The Journal of Physical Chemistry C 期刊上。

論文連結:

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c02768

在商業白光出現後,尋找新型的彩色轉換螢光粉,如白光發光二極體(WLEDs)一直是人們研究的熱點。WLEDs半導體具有高效率、低功耗、穩定性好、顏色可調、對環境危害小等優點,在照明技術中佔有優勢。因此,WLEDs器件有取代傳統燈具的趨勢。然而,由於紅色和綠色螢光粉對藍光的強烈再吸收導致發光效率低,因此,為WLEDs的再現而調製每種螢光粉顏色成為主要的挑戰。以這種方式,單組分白光螢光粉顯示出發光效率和良好的顯色指數。

根據文獻,一種有效的方法是使用螢光粉,將紫外線激發輻射轉換為覆蓋整個可見光區域的寬帶發射,因為這將減少LED中使用的螢光粉的類型,以及生產成本。釩酸鹽家族一直被認為是有前途的LED,因為它們呈現出幾乎覆蓋整個可見光區域的寬帶發射、高發光效率和優異的化學穩定性。近年來,由於釩酸鹽的發光特性,人們對其結構進行了研究。鑑於釩酸鹽具有VO43-基團的自激活發光特性,它們可以有效地將紫外輻射轉化為可見光。

釩材料的發光機理已被證明是由VO2的2p軌道到V5+的3d軌道的電荷轉移。釩化合物的光致發光(PL)強烈依賴於VO4四面體的變形程度,這受結構周圍陽離子的類型和數量的影響,因為理想Td對稱中的自旋選擇規則所禁止的(3T1,3T2→1A1)躍遷部分被VO4四面體畸變引起的自旋軌道相互作用。通過取代網絡修飾陽離子和改變結構晶格,獲得了不同的光致發光。釩酸鍶化合物作為發光材料具有廣闊的應用前景,一些結構已被闡明與發光性質有關,如Sr2V2O7、Sr3V2O8和Sr6V2O11。Sr10V6O25結構的光學性質尚未報導,是本文的研究對象。為此,採用微波輔助水熱(MAH)系統,在120℃下,以較短的合成時間合成了Sr10V6O25樣品。

圖1。用水熱法獲得Sr10V6O25樣品的低倍和高倍SEM圖像和尺寸分布直方圖:(a-b)SVO_4,(c-d)SVO_8,(e-f)SVO_16和(g-h)SVO_32。

圖2。Sr10V6O25的水熱法合成時間及顆粒形成與生長方案。

(文:愛新覺羅星)

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