Abstract In this paper, novel Li3Mg2TaO6:Mn4+ (LMT:Mn4+) red-emitting phosphors used for plant cultivation light-emitting diodes (LEDs) have been prepared via high-temperature solid-state reaction method. The LMT host material crystallized in to orthorhombic crystal system with a space group of Fddd and provided TaO6 octahedral sites for Mn4+ incorporation. Interestingly, these LMT:Mn4+ phosphors exhibited a broad excitation band ranging from 250 nm to 600 nm peaking at 349 nm and 469 nm, and it emits bright deep-red narrowband at 661 nm with a full width at half maximum (FWHM) of ~41 nm due to Mn4+:2Eg → 4A2g spin-forbidden transition. The optimal LMT:0.1%Mn4+ sample showed the strongest luminescence. The concentration quenching mechanism was determined to be a dipole-dipole interaction among Mn4+ ions, and the critical distance (Rc) was 59.81 A. The decay lifetimes of LMT:Mn4+ phosphors ranged from 0.281 to 0.114 ms, and presented a reasonable downward trend with increasing Mn4+ concentration. Besides, the CIE chromaticity coordinates of LMT:0.1%Mn4+ phosphors were calculated to be (0.7192, 0.2807), locating in the deep-red region. The internal quantum efficiency reached up to 23%. Importantly, the deep-red emission band of LMT:Mn4+ phosphors matched well with the absorption band of phytochrome PR. These results suggested that the as-synthesized LMT:Mn4+ phosphors were potential deep-red phosphors for application in LEDs as artificial light source for indoor plant growth.

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新型Mn4+掺杂Li3Mg2TaO6红光荧光粉的制备及光致发光性能

摘要 本文采用高温固相反应法制备了用于植物栽培发光二极管（LED）的新型Li3Mg2TaO6:Mn4+（LMT:Mn4+）红色荧光粉。LMT 主体材料结晶为具有 Fddd 空间群的斜方晶系，并提供用于 Mn4+ 掺入的 TaO6 八面体位点。有趣的是，这些 LMT:Mn4+ 荧光粉表现出从 250 nm 到 600 nm 的宽激发带，在 349 nm 和 469 nm 处达到峰值，并在 661 nm 处发出明亮的深红色窄带，半峰全宽 (FWHM) 为~ 41 nm 由于 Mn4+:2Eg → 4A2g 自旋禁止跃迁。最佳 LMT:0.1%Mn4+ 样品显示出最强的发光。浓度猝灭机制被确定为 Mn4+ 离子之间的偶极-偶极相互作用，临界距离 (Rc) 为 59.81 A。LMT:Mn4+ 荧光粉的衰变寿命在 0.281 到 0.114 ms 之间，并且随着 Mn4+ 浓度的增加呈现出合理的下降趋势。此外，计算出 LMT:0.1%Mn4+ 荧光粉的 CIE 色度坐标为 (0.7192, 0.2807)，位于深红色区域。内量子效率高达23%。重要的是，LMT:Mn4+ 荧光粉的深红色发射带与光敏色素 PR 的吸收带匹配良好。这些结果表明，合成的 LMT:Mn4+ 荧光粉是潜在的深红色荧光粉，可用于 LED 作为室内植物生长的人造光源。1%Mn4+ 荧光粉计算为 (0.7192, 0.2807)，位于深红色区域。内量子效率高达23%。重要的是，LMT:Mn4+ 荧光粉的深红色发射带与光敏色素 PR 的吸收带匹配良好。这些结果表明，合成的 LMT:Mn4+ 荧光粉是潜在的深红色荧光粉，可用于 LED 作为室内植物生长的人造光源。1%Mn4+ 荧光粉计算为 (0.7192, 0.2807)，位于深红色区域。内量子效率高达23%。重要的是，LMT:Mn4+ 荧光粉的深红色发射带与光敏色素 PR 的吸收带匹配良好。这些结果表明，合成的 LMT:Mn4+ 荧光粉是潜在的深红色荧光粉，可用于 LED 作为室内植物生长的人造光源。