镧系离子掺杂Li0.9K0.1NbO3荧光粉的多色多模荧光调控及防伪应用*贾朝阳1)高当丽1)†于佳1)胡媛媛1)柴瑞鹏1)庞庆1)张翔宇2)1)(西安建筑科技大学理学院,西安710055)2)(长安大学理学院,西安710064)(2023年4月3日收到;2023年7月11日收到修改稿)多色多模荧光材料在信息安全加密领域具有重要的应用价值,然而目前多色多模荧光材料的设计合成仍然是一个挑战.本文采用高温固相法制备了一系列Li1–xKxNbO3:Pr3+/Er3+/Tm3+单掺及双掺荧光粉.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪以及自搭建的加热装置,对其结构、形貌、光谱学特性以及热释光性能进行表征.研究了Li0.9K0.1NbO3基质中Pr3+,Er3+,Tm3+单掺及共掺调控的多色多模荧光特性与上/下转换、余辉和光激励荧光机理.基于优异的光谱特性,将三基色荧光粉设计成蝴蝶图案,采用不同波长光选择激发,展现了图案和色彩的动态变化,具有高阶多色多模防伪能力.关键词：镧系离子掺杂,碱金属离子掺杂,上转换,多色多模发光,防伪PACS：42.70.–a,78.55.–m,71.55.–i,33.50.DqDOI:10.7498/aps.72.202305171引言铌酸盐材料因声子能量低、化学稳定性好和自激活特性受到广泛关注[1–6].众所周知,单镧系离子(Ln3+)作为激活剂很难实现高亮度多色发射.而Ln3+共掺杂是一种实现多峰发射的有效策略[7],耦合选择激发实现多峰多色发射,在防伪领域具有潜在的应用价值.为了增强荧光强度和多色调控,通常采用在基质中掺杂适量的碱金属离子(Li+,K+,Na+等元素)来调控基质晶体场对称性和缺陷分布等来提高Ln3+发光效率[8–15].铌酸盐是一种低声子能量、高容量Ln3+离子掺杂的优良基质材料.Ln3+-Ln3+离子对(例如Er3+-Yb3+,Pr3+-Yb3+,Tm3+-Yb3+,Er3+-Tm3+-Yb3+)共掺杂铌酸盐材料展示了优良的多色上转换Ln3+离子的特征发射[16–19],Ln3+掺杂的铌酸锂上转换荧光粉在防伪方面也展示了极大的应用潜力.然而,在Ln3+掺杂的铌酸盐基质材料中,实现上/下转换多色多模荧光调控鲜有报道[20,21].如何在紫外及可见光区域有效实现多峰发射调控及应用研究,仍是稀土发光材料面临的一项具有挑战性的工作.长余辉发光材料是基于陷阱对载流子捕捉和释放进行能量储存的一种光致发光材料,主要由基质、发光中心和缺陷中心构成.其中,基质主要为发光中心提供配位环境和晶体场环境.非对称性晶体场环境有利于稀土发光中心的宇称解禁而增强发光;而陷阱的密度和深度影响着载流子释放的速率,进而影响荧光材料的余辉性能[22–24].目前,Pr3+作为典型的红色长余辉发光中心已被...
