Eu3+激活的CaMgV2O7荧光体的热性能提升：Judd-Ofelt分析及光致发光研究

《Materials Research Bulletin》：Enhanced thermometric performance of Eu3+ activated CaMgV 2O 7 phosphor: Judd-Ofelt analysis and photoluminescence studies

红发光磷光体制备及性能表征，采用固相法合成CaMgV2O7:Eu3?，XRD和Rietveld精修证实单斜结构，DRS测带隙5.02-5.04 eV，PL光谱显示617 nm主峰，最佳掺杂浓度0.11 mol，浓度淬灭源于偶极-四极作用，热稳定性及灵敏度分析（FIR:0.91%K?1，FWHM:0.80%K?1，寿命法:0.42×10?2%K?1）验证其光学热ometry应用潜力。

　　

S. Selvasuba|Kavia J. Albert|S. Masilla Moses Kennedy

印度金奈Kalavakkam市Sri Sivasubramaniya Nadar工程学院物理系，邮编603110

摘要

采用固态反应技术制备了一种红色发光的CaMgV₂O₇: xEu³⁺（简称CMV）荧光粉。通过粉末X射线衍射和Rietveld精修方法分别研究了其晶体结构和相纯度。使用场发射扫描电子显微镜分析了表面形貌和元素组成。通过漫反射光谱（DRS）计算得出，未掺杂样品的带隙值为5.02 eV，而CMV: 0.11Eu³⁺样品的带隙值为5.04 eV。利用Judd–Ofelt（JO）理论评估了其辐射特性，结果显示Ω₂> Ω₄。在310 nm激发下，光致发光光谱显示主要红光发射，0.11 mol Eu3?浓度被认为是最佳掺杂水平。浓度猝灭现象归因于偶极-四极相互作用。测得的衰减寿命在微秒范围内。色度学研究提供了CIE坐标值和相关色温（CCT）的详细信息。此外，在298-498 K范围内进行了温度依赖性的光致发光（PL）和寿命测量。该荧光粉具有相对较低的热稳定性，但表现出较高的相对灵敏度，并且确定了其激活能。通过荧光强度比（FIR）、半高宽（FWHM）和寿命等方法进一步评估了相对灵敏度。光学温度测量结果证实了其稳定的多模态传感性能。FIR分析得到的最大相对灵敏度为0.91 %K^-1，而基于FWHM的灵敏度降至0.80%K^-1；基于寿命的方法得到的灵敏度为0.42?×?10^-2 %K^-1。总体而言，这些结果表明CaMgV₂O₇: xEu³⁺荧光粉是温度传感和光学温度测量的理想候选材料。

部分内容摘录

1. 引言

随着对节能和环保要求的提高，人们对替代光源产生了兴趣。固态照明（SSL）作为一种先进的解决方案，能够显著降低能耗。发光二极管（LED）的发展带来了许多优势，包括高效率、低功耗、长寿命、低工作电压和环境可持续性。最近开发的白色LED（WLED）更是如此

样品制备

通过固态反应方法合成了不同浓度（0.01–0.15 mol，每步增加0.02 mol）的纯CaMgV₂O₇和掺Eu³⁺荧光粉。使用CaCO₃、MgO、V₂O₅和Eu₂O₃按化学计量比作为起始材料，并在玛瑙研钵中研磨约40分钟以确保均匀性。研磨过程中加入少量乙醇以提高均匀性。然后将混合物转移到瓷坩埚中并预热

相形成和晶体结构分析

X射线衍射（XRD）是研究晶体材料的常用技术。图1展示了未掺杂CaMgV₂O₇和不同掺杂水平（x = 0.01至0.15 mol）的Eu³⁺掺杂CaMgV₂O₇的PXRD图谱，测量范围为20°至55°的2θ角。CaMgV₂O₇属于单斜晶系，空间群为P2₁/c，晶格常数分别为a=6.75938 ?、b=14.4958 ?、c=11.25026 ?，晶胞体积为1087.841 ?³，Z=4。CaMgV₂O₇的晶体结构由Mg

结论

总之，通过固态反应方法成功制备了红色发光的钒酸盐荧光粉CMV: xEu^{3+₁/c，晶格参数为a=6.759 ?、b=14.495 ?、c=11.250 ?。未掺杂样品的带隙能为5.02 eV，而CMV: 0.11Eu3+样品的带隙能为5.04 eV。光致发光研究表明，在310 nm激发下主要发射617 nm的红光}

CRediT作者贡献声明

S. Selvasuba：撰写初稿、验证、软件使用、方法论设计、数据分析、概念构建。Kavia J. Albert：审稿与编辑、数据可视化、方法论设计、概念构建。S. Masilla Moses Kennedy：审稿与编辑、项目监督、资源协调、实验研究。

CRediT作者贡献声明

S. Selvasuba：撰写初稿、验证、软件使用、方法论设计、数据分析、概念构建。Kavia J. Albert：审稿与编辑、数据可视化、方法论设计、概念构建。S. Masilla Moses Kennedy：审稿与编辑、项目监督、资源协调、实验研究。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者S. Selvasuba感谢Sri Sivasubramaniya Nadar工程学院（SSNCE）提供的JRF资助。作者还感谢SSN研究中心提供的PXRD、FESEM和DRS实验设施。