稀土发光材料热稳定性的微观物理机制研究取得进展

日期： 2022-05-07

浏览次数: 38

来源：福建物质结构研究所

稀土发光材料在固态照明、液晶显示及医学影像等方面颇具应用价值，是合成化学和材料科学领域的研究重点。稀土发光材料发光的热稳定性是衡量材料能否实现实际应用的关键指标之一，而当前大部分材料随温度的升高，发射光谱发生移动且发光效率降低，从而影响器件的正常工作。该现象已发现多年，但其微观物理机制尚不清晰。

中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员邓水全团队运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法和模型计算，对稀土发光材料发光热稳定性的微观物理机制进行研究。

该研究构建了大量的结构模型，发展了高通量计算方法和能量筛选技术，确定了能量最优结构，首次发现并解释了缺陷体系的总能量与掺杂离子-空穴距离之间的对数关系，而非库仑关系。

研究基于确定的结构模型，计算了系列荧光粉材料的电子结构，通过电子结构的计算分析确定了稀土发光材料的发光机理。研究考虑到稀土发光材料发光的局域性特征，探究了发光中心的局域性质对荧光粉材料发光热稳定性的影响。研究采用冷冻声子方案探索了发光过程中相关电子态与局域声子的耦合作用及温变规律，首次明确给出了荧光粉材料热致发光蓝移的微观物理图像。

迄今为止，对热淬灭现象的解释均是基于凝聚物理理论的科学家、诺贝尔奖获得者N.F. Mott的唯象模型。本工作将热淬灭现象考虑为热致谱线移动的极端。科研人员通过研究局域声子的非谐性计算了与发光中心有关的热输运性能，从全新的角度解释了荧光粉材料热致发光效率降低的根本原因。

该系列研究发现了决定缺陷体系原子尺度结构的一般规律，揭示了荧光粉材料热致发光蓝移和热致发光效率降低的微观物理机制，为一大类缺陷体系结构的确定提供了普适性的规则，实现了对MOTT理论的跨越，为建立统一的一般性的热相关的发光理论奠定了基础。

稀土发光材料热致发光蓝移的研究成果以Microscopic Mechanism of the Heat-Induced Blueshift in Phosphors and a Logarithmic Energy Dependence on the Nearest Dopant–Vacancy Distance为题，发表在《德国应用化学》上。稀土发光材料热致发光效率降低的研究成果以High partial thermal conductivity of luminescence sites: a crucial factor for reducing the heat induced lowering of the luminescence efficiency为题，发表在Journal of Materials Chemistry C上，美国北卡罗纳州立大学科研人员参与研究。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、福建省自然科学基金等的支持。

上一篇：基于聚合物点和Ln-MOF的TYR单酚酶活性荧光生物传感器下一篇：利用聚集诱导发光基团在金属有机框架中实现气压荧光响应

Hot News / 相关推荐

对氰化钇簇富勒烯稳定性和构型选择性的理论见解 YNC@C84

2025 - 08 - 22

点击次数: 14

来源：X-MOL在实验中获得了一系列单金属氰化物簇富勒烯（mono-CYCFs），但由于 CN 基团的碳原子和氮原子在实验上难以区分，因此它们的结构表征仍然模糊不清。本研究对 C84 基氰化钇簇富勒烯（YNC@C84）的稳定性和构型偏好进行了理论研究。基于密度泛函理论（DFT）计算和统计热力学分析，4 种 YNC@C84 结构，包括实验公认的 YNC@C2（51581）-C84 和 3 种新公开的...

美洲稀土公司首获豪莱克溪稀土精矿

2025 - 08 - 22

点击次数: 14

来源：中国稀土网据Mining.com网站报道，美洲稀土公司(American Rare Earths)在怀俄明州东南部的豪莱克溪(Halleck Creek)项目矿石首次提取出轻重稀土氧化物精矿供国防部相关机构使用。该公司在15日称，这些精矿由来自该项目36个钻孔的840公斤矿石提取而来，一家研究机构对精矿采样分析显示，轻稀土精矿中稀土氧化物品位96.4%，重稀土氧化物精矿品位97.1%。这些氧...

市稀土协会走访会员单位

2025 - 08 - 21

点击次数: 28

2025年8月20日下午，市稀土协会秘书长崔中倪、稀土聚氨酯硅酸盐协会联合支部书记吴建思走访了会员单位上海平野磁气有限公司，与公司副总经理余晨亮交流座谈，本次调研是为了深入了解企业发展需求，强化协会与会员间的联系，并就行业趋势和企业发展进行探讨。在交流中，余晨亮副总经理详细介绍了平野公司的发展历程，公司自2003年成立以来，已走过二十余年的辉煌历程，始终专注于高端设备的研发与制造。主要产品包括高性...

市稀土协会走访会员单位

2025 - 08 - 21

点击次数: 29