热压耦合诱导K2SiF6:Mn4+相变增强发光机制及其高效LED应用研究

本研究创新性地提出热压耦合策略，在温和条件下实现K2SiF6:Mn4+从立方相(Fm-3m)到六方相(P63mc)的可逆相变。通过[MnF6]2-八面体对称性破缺增强d轨道杂化，使零声子线(ZPL)强度显著提升，最终实现发光强度1.54倍增强、外量子效率(EQE)提高29.5%，并在200°C保持90%发光稳定性。所制备LED器件展现84.4显色指数(Ra)和138.2流明/瓦(lm/W)光效，为氟化物荧光粉设计提供新范式。

　　

Highlight

我们通过热压协同调控（200°C, 1060 MPa）实现了K₂SiF₆:Mn⁴⁺中Fm-3m到P6₃mc相的可逆转变。这种对称性破缺使[MnF₆]^2-八面体产生特征性畸变，通过增强d轨道杂化显著放大了零声子线(ZPL)强度。

Materials and synthesis

采用49%氢氟酸(HF)、99.9%氟化钾(KF)等原料，通过阳离子交换反应制备前驱体Fm-3m-K₂SiF₆:Mn⁴⁺。将0.2g前驱体置于特殊模具，在200°C和1060MPa条件下处理5分钟，最终获得半透明P6₃mc相荧光片。

Structure and morphology

如图1所示，热压处理将淡黄色粉末转变为黄色透明薄片。X射线衍射揭示P6₃mc相存在显著的晶格参数变化：晶胞角度从90°变为120°，Si-F键长从1.72?延长至1.85?，这种"拉伸型畸变"为Mn⁴⁺创造了更有利的晶体场环境。

Conclusions

该研究证实热压耦合可诱导[MnF₆]^2-八面体发生可控畸变，使材料获得154%的发光增强和29.5%的EQE提升。相变可逆性通过400°C退火验证，所制备LED器件在200mA工作时温度比传统方法降低30%，展现出卓越的热稳定性。