Mn^(4+)掺杂K_(2)Ge_(4)O_(9)单晶的生长、猝灭机制及其发光性能研究OA
针对传统Mn^(4+)掺杂多晶氧化物荧光粉体面临的严重热猝灭瓶颈,本研究采用提拉法生长了新型Mn^(4+)∶K_(2)Ge_(4)O_(9)(Mn∶KGO)单晶。结合密度泛函理论(DFT)计算,揭示了该体系中格位依赖的双重热猝灭机制:占据Ge1位点的Mn^(4+)受宇称选律制约,触发了载流子自电离过程;而占据主发光中心Ge2位点的Mn^(4+)与价带发生强烈共价杂化,迫使电荷迁移态能量显著下移。研究表明,相较于多晶粉体,单晶的连续晶格结构有效阻断了非辐射跃迁通道,将热猝灭温度提升了6.2℃,内量子效率实现了44%的大幅跃升,达到48.3%。器件应用评估显示,将该单晶集成于白光发光二极管(LED)封装后,系统的显色指数提升7.5,相关色温降低逾2000 K,成功驱动了冷白光向暖白光的转变;同时,该系统的664 nm的深红光发射光谱与植物光敏色素的特征吸收带高度契合。本研究开发了低熔点Mn^(4+)掺杂氧化物晶体,为大功率固态照明及植物生长照明应用提供了极具潜力的单晶红光材料。
宋青松;刘坚;张帆;张超逸;王无敌;曹笑;钱新宇;唐慧丽;王庆国;张晨波;刘波;徐晓东;徐军
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数理科学
Mn:KGO晶体热猝灭DFT白光LED植物生长照明
《人工晶体学报》 2026 (6)
P.910-929,20
国家重点研发计划(2023YFB3507401)国家自然科学基金(62275198,12375181)。
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