目前,全球约15-20%的能源被用于照明,而随着全球能源危机日渐凸显,绿色照明成为照明领域的趋势及可持续发展的重要课题。白光LED照明器件由于其使用寿命长、节能环保、安全性高等优点,已取代传统的白炽灯、荧光灯等成为新一代固态照明光源。白光LED照明器件的颜色输出主要取决于荧光粉,荧光粉决定了LED器件的显色指数、色温、效率等性能参数,因而荧光粉是LED照明器件的核心材料。经过几十年的发展,各类白光LED用高性能稀土荧光粉逐步实现商业化,稀土荧光粉光谱调控理论及策略亦日臻完善。然而,科技的飞速发展及人们对高品质照明/显示的需求,对稀土荧光粉提出了更高的标准,因此,高性能稀土荧光粉的开发及其光谱调控对进一步提升白光LED器件性能具有重要意义。

Sr8CaX(PO4)7荧光粉基质来源于β-Ca3(PO4)2白磷钙矿构型。Ca3(PO4)2可以写做Ca21(PO4)14,并在此基础上演变为Ca10.5(PO4)7这一常见结构,其中二价Ca2+离子可以被等价或异价阳离子取代,形成新的荧光粉基质。这一构型的荧光粉基质中,具有五种不同的阳离子格位。这一方面为稀土掺杂荧光粉不同发光颜色的调控提供给了巨大的可能性空间,另一方面,这种复杂的的可被稀土离子多格位占据的基质为研究者建立激活剂离子理论占据情况与实际发光特性之间的联系带来了巨大的挑战。周江聪博士团队通过传统的高温固相烧结法,成功制备了近紫外激发黄光发射的Sr8CaX(PO4)7: Eu2+ (X = Al, Ga)荧光粉。该荧光粉具有三种不同的发光中心,在370nm近紫外光的激发下,呈现出450-750nm的宽带发射。将制备的黄光荧光粉与商用BAM蓝粉混合共同涂覆到400nm的近紫外芯片上制备成LED器件,该WLED器件具有高的显色指数以及良好的色温。此外,该团队提出了邻位“阳离子尺寸效应”,并通过Sr8CaAl1-zGaz(PO4)7: Eu2+固溶实验,探索了不同三价X3+阳离子半径对发光中心以及宏观上荧光粉发射光谱的影响。将制备的SCAP和SCGP荧光粉分别与商用BAM蓝粉混合,再分别涂覆到400 nm的近紫外芯片上,得到了两个WLED器件。对该器件进行表征,得到了如下图所示的电致发光光谱。可以看到,该荧光粉制得的器件具有较高显色指数(Ra),这对于获得高质量的WLED具有重要意义。