上海光机所在氟氧硼酸盐玻璃中二价铕发光性能研究中又获新进展

据悉，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部，通过电子顺磁共振技术（EPR）探究了钡硼酸盐玻璃中Eu2＋发光光谱变化的机理，相关研究成果以“Electron paramagnetic resonance and luminescence properties of Eu2＋ in oxyfluoride barium borate glasses”为题，发表于Ceramics International。

碱金属硼酸盐玻璃具有较高的透明性和良好的稀土溶解度，常被用作稀土离子的发光基质玻璃。Eu2＋是常见的稀土发光离子，通常作为激活离子掺杂于玻璃和荧光粉等基质材料中。Eu2＋外层的5d能级容易受到外界环境的影响产生能级分裂，导致其5d－4f跃迁的发光波长产生移动。因此，Eu2＋可以根据基质材料的不同发出从紫色到红色的各种光，这使得Eu2＋掺杂材料的用途十分广泛。

Eu2＋的电子顺磁共振谱（EPR）特征为“U”形谱，因此EPR可以用于检测Eu2＋的存在以及Eu2＋周围配位场环境。本研究通过对钡硼酸盐玻璃样品中Eu2＋特征EPR信号峰的变化进行研究，分析了玻璃组分对Eu2＋周围配位场强的影响。

通过在CO气氛下制备Eu2＋掺杂的钡硼酸盐玻璃，并对Eu2＋荧光光谱变化机理进行研究。研究结果发现玻璃中钡含量的增加导致Eu2＋离子周围配位场强度增强，Eu2＋的5d能级分裂程度增大，引起发射光谱的红移。而玻璃中氟的引入会引起Eu2＋离子周围配位场强度的减弱，起到抑制发射光谱红移的作用。同时，研究发现Eu2＋浓度的增加也会引起发射光谱红移，这归因于5d能级的电子云膨胀效应，导致5d能级中心下移。本研究系统的解释了两种引起Eu2＋发光波长变化的机理，并发现氟离子可为发光中心提供低场强的近邻配位环境，基于此研究可以指导Eu2＋掺杂玻璃、荧光粉等材料发光颜色的调节。

相关研究得到了国家自然科学基金的支持。

图1（a）BOxE10和（b）BFxE10玻璃样品发射光谱红移原理图

图2 BO20Ey和 BF20Ey玻璃样品发射光谱红移原理图

来源：中国科学院上海光学精密机械研究所