簡介

由于磷光LED物質(zhì)的發(fā)光量子產(chǎn)率高于熒光LED物質(zhì)，目前對率磷光 LED 物質(zhì)的合成及光學特性研究是材料科學的一個熱門課題。磷光的量子產(chǎn)率和磷光壽命均為磷光LED物質(zhì)研發(fā)中zui為重要的因素。為計算磷光壽命，向分子照射激發(fā)光，使其達到激發(fā)狀態(tài)，然后在阻斷激發(fā)光的狀態(tài)下，檢測磷光的持續(xù)時間.用Thermo Fisher的Lumina熒光分光光度計時間掃描功能，可檢測分子被激發(fā)后磷光隨時間減少的程度，將通過上述功能獲得的磷光衰變曲線優(yōu)化為指數(shù)衰變曲線，能求得磷光壽命。在本實驗中，檢測磷光L E D 物質(zhì)合成的前驅物質(zhì)SrAl2O4 : Eu, Dy和白色磷光物質(zhì)的光譜，并檢測zui大激發(fā)波長和發(fā)射波長下的磷光衰變曲線，通過優(yōu)化處理，確定磷光壽命。

試劑 & 儀器

1.固體樣品支架

2.粉末樣品池

3.磷光 LED 物質(zhì)（SrAl2O4 : Eu, Dy)

4.白色磷光物質(zhì)

實驗結果

波長 (nm)

圖 1. SrAl2O4:Eu, Dy的發(fā)射光譜(---)和阻斷激發(fā)光束后150 ms 時呈現(xiàn)的磷光光譜

圖1為利用Lumina WaveScan模式檢測到的SrAl₂O₄:Eu,Dy發(fā)射光譜和阻斷激發(fā)光束后150ms時利用磷光模式檢測到的磷光光譜。本實驗中使用的激發(fā)波長為370nm。檢測發(fā)現(xiàn)，樣品的發(fā)射及磷光中心波長約520nm，屬于綠色發(fā)光體。為檢測本樣品的磷光壽命，利用白光使樣品達到激發(fā)狀態(tài)后，檢測520nm波長下發(fā)射光的強度變化（圖2）。利用以下公式求得磷光壽命，優(yōu)化圖2中所示的發(fā)射光強度隨時間減少的曲線，獲得樣品的磷光壽命。

                            時間 (min)

在這里y⁰代表沒有激發(fā)光下的發(fā)射信號強度,x⁰代表檢測發(fā)射信號的開始時間，A代表當時的發(fā)射信號強度，x和t代表發(fā)射壽命.本樣品具有一個以上的發(fā)光等級，為對其進行優(yōu)化，采取三階曲線擬合。經(jīng)上述處理后，優(yōu)化曲線的發(fā)射壽命(t)和發(fā)光殘存率（%）分別為t1=3.1s(67%)、t2=25.3 s (29%)、t3=293.6s (4%)。接下來，檢測了白色磷光體的發(fā)射光譜和磷光壽命，檢測發(fā)現(xiàn)白色磷光體的磷光壽命短于SrAl₂O₄:Eu, Dy。

時間 (min)

圖 3. 利用340nm激發(fā)波長獲取的白色磷光體發(fā)射光譜和阻斷激發(fā)光束后150 ms時的磷光光譜在圖3中，黑色曲線為Lumina WaveScan 模式下檢測到的發(fā)射光譜，紅色曲線為阻斷激發(fā)光束后150 ms 時以磷光模式檢測到的磷光光譜。

在圖3中，黑色曲線為Lumina WaveScan 模式下檢測到的發(fā)射光譜，紅色曲線為阻斷激發(fā)光束后150 ms 時以磷光模式檢測到的磷光光譜。

如圖3所示，檢測到藍色（約 400 nm 區(qū)域）、綠色（約 540 nm 區(qū)域）、紅色（約 650 nm區(qū)域）三種顏色發(fā)光帶。為確認樣品的磷光壽命，如圖4所示，利用時間掃描方法獲取發(fā)射光強度隨時間變化的曲線，并對該曲線進行三階指數(shù)衰減曲線擬合。

時間 (min)

圖 4. 白色磷光體的磷光衰減曲線（激發(fā)波長：白光、磷光波長：540 nm）經(jīng)優(yōu)化處理后，可確認磷光壽命分別為 t1 = 100 ms (82%)、t2 = 2538 ms(14%)、t3 = 29202 ms (4%)。

總結

本實驗中，利用Lumina  WaveScan  模式檢測了磷光LED物質(zhì)的磷光光譜，再利用時間掃描模式，以數(shù)秒至數(shù)毫秒為單位，檢測磷光強度隨時間的變化，然后通過指數(shù)衰減曲線擬合求得樣品的磷光壽命。