2020年10月22日，名师团队成员姬海鹏博士指导学生在《无机材料学报》上发表论文《调控Al₂O₃晶型控制MgAl₂O₄:Mn⁴⁺荧光粉中Mn价态研究》。论文链接：http://www.jim.org.cn/CN/10.15541/jim20200386

论文摘要：Mn⁴⁺激活红光荧光粉是白光半导体发光二极管(wLEDs)领域当前研究热点之一。Mn⁴⁺离子²E→⁴A₂跃迁在铝酸盐中的最短发光波长是在MgAl₂O₄中实现的651 nm发光，由于其结构中含有分别形成四面体或八面体配位的两种阳离子格位(Mg²⁺/Al³⁺)，易造成所掺杂锰元素存在多种价态(+2/+4/+3等)。本研究通过改变起始原料中Al₂O₃的晶型(γ/α比例)及退火处理来调控锰离子在MgAl₂O₄晶格中的占据格位，实现对其主要存在价态的调控。采用荧光光谱和紫外-可见-近红外漫反射光谱技术来表征所合成荧光粉中Mn离子的价态及其演变。研究发现,高α/(α+γ)比铝源促进Mn²⁺形成，而低α/(α+γ)比铝源促进Mn⁴⁺形成。通过使用高活性纳米γ-Al₂O₃为铝源，有效抑制了锰离子在MgAl₂O₄中Mg²⁺格位的占据及Mn²⁺离子的形成，经空气中1550℃保温5 h，一次高温热处理即制备在可见光区仅观察到Mn⁴⁺红光发光的高纯高亮度MgAl₂O₄:Mn⁴⁺荧光粉。氧化铝晶型影响锰离子所掺杂格位和掺杂价态的本质规律是：氧化铝活性决定实际固溶掺杂反应步骤，进而影响锰离子掺杂格位和价态。本研究提出调控反应步骤作为调控反应气氛、电荷补偿剂、反应温度三种方法外的一种新方法，为Mn⁴⁺激活铝酸盐荧光粉中锰离子掺杂价态调控提供了新思路。