一种高Mn²⁺掺杂浓度的窄带绿色荧光粉及其在宽色域显示中的应用

        开发高性能的窄带绿粉对于宽色域LCD背光显示应用至关重要。Mn²⁺激活的荧光粉，如Zn₂SiO₄:Mn²⁺和BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺，在早期作为PDP显示用的商业绿色荧光粉得到了广泛的应用。近年来，Mn²⁺激活的窄带绿色荧光粉被不断开发出，发射峰的半高宽（FWHM）实现了从43nm到18nm的跨越。因此，使用Mn²⁺激活的绿色荧光粉所构建的白光LED可以得到较大的色域覆盖范围和较高的色纯度。然而，由于Mn²⁺的电子跃迁属于宇称和自旋禁戒，严重阻碍了其对蓝光的吸收效率，导致与商业Eu²⁺或Ce³⁺激活的荧光粉相比，外量子产率（External PLQY）显著较低。 
        针对此问题，中科院福建物构所/闽都创新实验室朱浩淼团队发展了一种策略，在避免浓度猝灭效应发生的前提下，通过在特定基质中引入尽可能多的发光中心来提高Mn²⁺激活荧光粉的蓝光吸收。该工作通过选择磁铅矿型化合物La_0.827Al_11.9O_19.09（LAO）作为基质，由于存在镜面层（LaO+AlO）势垒的阻隔作用，使得结构中能被Mn²⁺取代的Al(2)格位彼此间保持较远的平均距离，从而减少Mn²⁺发光中心之间的能量迁移作用，最终获得一个较高的Mn²⁺掺杂浓度。实验证明Mn²⁺最佳掺杂浓度为30%。在450nm蓝光激发下，所制备的LAO:0.30Mn²⁺荧光粉展现出强烈的窄带绿光发射，发射峰位于517nm，半高宽为28nm，色纯度为88%，内/外量子产率为90%/16%，表现出优异的发光性能。此外，在150°C高温下，其发射峰强度仍能维持初始温度（25°C）下的94%，同时展现出一个轻微的色坐标偏移（3.29‰），表明LAO:0.30Mn²⁺荧光粉还具备优异的热稳定性。最后，基于绿色荧光粉LAO:0.30Mn²⁺、商用红色荧光粉K₂TiF₆:Mn⁴⁺和450nm蓝色InGaN芯片制备的LED器件可以发出明亮的白光，相应的相关色温（CCT）为5464K，色域值达到了124%NTSC。这些结果表明，LAO:0.30Mn²⁺荧光粉作为绿光组分在宽色域LCD背光应用中具有较大的潜力。

        该工作得到了国家自然科学基金及实验室自主部署项目的联合支持，相关研究成果以“A highly Mn²⁺-doped narrowband green phosphor toward wide color-gamut display applications”为题发表在Inorganic Chemistry Frontiers （DOI: 10.1039/d3qi02182c）上。 
        文章链接：https://doi.org/10.1039/D3QI02182C