Ce3+,Tb3+,Eu3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系的白色发光和能量传递机理

通过正交试验,采用高温固相法制备了Sr2-x-y-zMgSi2O7∶xCe3+,yTb3+,zEu3+系列样品.使用X射线衍射仪和荧光光谱仪表征了样品的物相和发光性质,并讨论了Ce3+-Tb3+-Eu3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系中的能量传递过程.实验结果表明,在327 nm波长激发下,所合成荧光粉的发射峰主要位于387 nm(蓝紫)、542nm(绿)和611 nm(红)处;分别以387,542和611 nm为监控波长,所得激发光谱显示荧光粉在327 nm处有最好的激发.在327 nm光激发下,系列样品发光进入白光区.最优化的荧光粉为Sr1.91MgSi2O7∶0.01Ce3+,0.05Tb3+,0.03Eu3+,其色坐标为(0.337,0.313),是一种潜在的发光二极管(LED)用白色荧光粉.     

Dy3+，Eu3+共掺的LiGd(MoO4)2单一相荧光粉的合成、发光及能量传递

采用溶胶-凝胶法制备了LiGd(MoO_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉。用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、荧光光谱仪等对所得样品的结构、形貌和发光性能进行了表征,并研究了其能量传递机理。结果表明:白钨矿结构的Li Gd(Mo O_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)荧光粉的形貌为不规则颗粒,其粒径为1.8μm。在354 nm近紫外光激发下,该荧光粉显示出Dy~(3+)的特征黄、蓝光发射和Eu~(3+)的特征红光发射。计算Dy~(3+)和Eu~(3+)的临界距离为1.383 nm,Dy~(3+)→Eu~(3+)之间能量传递机理为偶极-四极相互作用。通过调节Dy~(3+)、Eu~(3+)的掺杂浓度,荧光粉可实现暖白光发射。此外,详细研究了稀土离子(Dy~(3+),Eu~(3+))的掺杂浓度与荧光粉的色温值之间的关系。     

NaY(WO4)2∶Eu3+/Tb3+/Tm3+白色荧光粉的制备与发光性能

采用溶剂热法合成了一种单一相白色荧光粉NaY(WO4)2∶Eu3+,Tb3+,Tm3+。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)对制备的系列样品的物相、形貌和荧光性质进行了表征。结果表明:在荧光粉NaY(WO4)2∶x%Eu3+,4%Tb3+,1%Tm3+(x=5,10,15,20)中,随着Eu3+掺入量的增加,发光从绿光区进入白光区。同时观察到Tb3+到Eu3+的有效能量传递。     

Sr2MgSi2O7∶Tb3+，Li+荧光粉的合成和发光机理

采用高温固相法合成Sr2-mMg1-nSi2O7∶mTb3+,nLi+(m=0.03~0.50,n=m)系列荧光粉。使用X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品的物相和发光性质进行了表征。在377 nm紫外光激发下,荧光粉的发射光谱呈多谱带发射,主峰位于490 nm,542 nm,590 nm和613 nm处,分别对应于Tb3+的5D4→7FJ(J=6,5,4,3)跃迁发射。调节Tb3+离子掺杂浓度,可实现荧光粉的发光颜色从蓝到白、黄、绿的可调发射;名义组成为Sr1.95Mg0.95Si2O7∶0.05Tb3+,0.05Li+的荧光粉在紫外光(377 nm)激发下发白光,其色坐标(0.322,0.317)接近纯白光(0.33,0.33),是一种潜在的LED用单基质白光荧光粉。     

高光效高热稳定性蓝色荧光粉Ca2-ySrySiO4:Ce3+,Li+的组成筛选和发光机理

采用高温固相法合成了一系列Ca_(2-x-y)Sr_(y-x)SiO_4∶x Ce~(3+),x Li~+蓝色固溶体荧光粉。XRD结果表明,所合成的固溶体荧光粉均为单一物相。随着Sr~(2+)成分的增加,Ca_(2-y)Sr_y SiO_4物相从单斜晶系β-Ca_2SiO_4向正交晶系α′-Ca_2SiO_4转变,发射光谱逐渐红移。组成为Ca_(1.75)Sr_(0.25)SiO_4时,荧光粉的发射波长最长(454 nm),Stokes位移最大。基质为Ca_(1.1)Sr_(0.9)SiO_4的晶体结构可诱导掺杂离子Ce~(3+)取代SrO_(10)格位、Li~+取代CaO8格位。优化的荧光粉Ca_(1.05)Sr_(0.85)SiO_4∶0.05Ce~(3+),0.05Li~+(CS_(0.85)SO∶CeLi)在375 nm紫外光激发下,发射445 nm的蓝光,内量子效率(IQE)达到91.18%,200℃时发射强度保持室温发光强度的98.70%。根据晶体结构、晶体场分裂和掺杂离子质心位移等理论,讨论了CS_(0.85)SO∶CeLi综合发光效应最佳的内在原因。     

近紫外激发Sm3+与Sr2+,Ba2+,Bi3+共掺杂的La1/3NbO3的发光性质

通过高温固相反应合成了La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉.样品的荧光光谱表明,La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉最强的激发带在406 nm,对应于Sm3+的6H5/2→4K11/2跃迁,属于近紫外区(365～410 nm).当激发波长为406nm时,样品的最强发射峰位于596 nm,是由Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁而产生的.因此,La1/3NbO3∶Sm3+可以作为基于近紫外激发的白光发光二极管(LED)的红光材料.而且,La位共掺杂Sr2+,Ba2+和Bi3+使样品的荧光强度大大增加,在最佳掺杂浓度时的量子产率分别为5.4%,7.5%和5.3%.     

YAl3（BO3）4∶Eu3+荧光粉的化学沉淀法制备研究

以化学沉淀法制备单相的铕离子掺杂硼铝酸盐红色荧光粉YAl3(BO3)4∶Eu3+,考察了焙烧温度、掺铕量等因素对材料性能的影响,用X射线衍射、扫描电镜、激发光谱和发射光谱对荧光粉的结构、形貌和发光性能进行了表征.以尿素为沉淀剂,900℃焙烧沉淀前驱体可得到单相荧光粉YAl3(BO3)4∶Eu3+,反应温度比传统高温固相法降低了300℃;沉淀法制备的荧光粉粒径分布范围小,无团聚现象,粒径约300nm.掺铕量为10%(物质的量比)时发光强度最大.在260nm的紫外光激发下,Eu3+的5 D0→7 F2的电偶极跃迁最强,发射光为618nm的红光.     

KSrBP2O8:RE(RE=Eu2+,Tb3+,Eu3+)荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相反应法制备了KSrBP2O8:RE(RE=Eu2+,Tb3+,Eu3+)系列荧光粉。利用X射线衍射仪对样品的物相结构进行了分析,结果表明:稀土离子的掺入没有改变荧光粉的主晶相。利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了测试,发现在近紫外光激发下掺杂Eu2+离子的样品具有宽带发射峰,最强发射位于450 nm左右,对应于Eu2+离子的4f65d1→4f7辐射跃迁。随着Eu2+掺杂量的增加,发射光从蓝光逐渐转变到蓝白光。另外,KSrBP2O8:Tb3+和KSrBP2O8:Eu3+能够在近紫外光激发下分别发射出绿光和红光,其最佳掺杂浓度分别为0.04%和0.08%(摩尔分数)。     

Li2SrSiO4:Ce3+,Tb3+荧光粉的发光特性及Ce3+→Tb3+的能量传递

用固相反应法合成了具有单相的Li2EuSiO4结构的Li2Sr1-x-ySiO4:xCe3+,yTb3+系列样品。荧光光谱研究表明,Li2SrSiO4:Ce3+发射很强的蓝光,最强的激发峰位于360 nm;而Li2SrSiO4:Tb3+发射很强的绿光,最强的激发激发峰位于243 nm,但在350～410 nm的激发非常微弱。在Ce3+,Tb3+共掺杂的样品Li2Sr0.99-ySiO4:0.01Ce3+,yTb3+中,观察到Ce3+对Tb3+的共振能量传递。由于Ce3+对Tb3+能量传递,Tb3+的激发光谱中出现360 nm附近的宽激发峰。控制Tb3+/Ce3+掺杂浓度比可以实现绿蓝双基色的调制。这种双基色的荧光粉有望在紫外激发的白光LED中获得应用。     

基于油酸辅助水热法制备NaLuF4:Ln3+及光谱性质

采用油酸辅助水热法合成了具有上下转换发光性能的NaLuF_4∶Ce~(3+)、NaLuF_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)、NaLuF_4∶Yb~(3+),Tm~(3+)、NaLuF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)以及NaLuF_4∶Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)荧光粉材料。X射线衍射(XRD)表征结果表明产物各个衍射峰与标准卡片PDF#27-0726较好的吻合,得到六方相NaLuF_4晶体。扫描电镜(SEM)显示产物形貌为六棱柱,由粒径分布图可知属于微米级材料。NaLuF_4基质中单掺Ce~(3+)时,研究掺杂浓度对样品发光性能的影响表明NaLuF_4∶0.09Ce~(3+)的发光强度最大。双掺Ce~(3+)、Tb~(3+)时,详细讨论了NaLuF_4基质中Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递机制,可认为是偶极-四极作用。在980 nm激光激发下,增大Yb~(3+)的掺杂浓度可以使Er~(3+)的红(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))/绿(~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2))光发射比例增大,Er~(3+)的红光和绿光发射过程均属于双光子发射,Tm~(3+)的蓝光发射过程属于三光子发射,并且NaLuF_4∶0.20Yb~(3+),0.005Er~(3+),0.005Tm~(3+)样品实现了白光发射(x=0.335,y=0.385)。     

Eu3+掺杂的LaBO3荧光粉制备及发光性能

采用水热法合成前驱体,后经热处理方式制备不同晶相的LaBO3∶Eu^3+荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、红外光谱和荧光光谱对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究。并研究了硼酸用量、热处理温度及初始溶液pH等对晶相结构和发光性能的影响。XRD研究结果表明:合成样品具有单斜结构、正交结构及单斜和正交两相混合结构。适当的硼酸用量、较高的热处理温度及较高的初始溶液pH值易于获得正交结构的荧光粉。红外光谱显示:pH值和硼酸用量影响前驱体成分,热处理温度影响晶相的转变。SEM结果显示:LaBO3∶Eu^3+荧光粉的晶粒尺寸随着pH值的增加逐渐减小,与XRD计算结果相一致。荧光光谱结果表明:正交结构的LaBO3∶Eu^3+发光粉具有较高的紫外吸收和较为纯正的红色发射强度。     

MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+荧光粉的制备及其上转换发光性能

以尿素为沉淀剂,采用低温水热法结合煅烧过程制备出MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+上转换荧光粉,并对样品的结构、微观形貌及上转换发光性能予以表征。结果表明,随尿素加入量的增大,产物主形貌由六角片状结构向纳米棒状转变,经1100℃煅烧可得纯相镁铝尖晶石结构,且Er^3+和Yb^3+能有效进入MgAl2O4晶格并占据Mg^2+位置形成均匀固溶体。在980 nm光激发下,MgAl2O4∶1.0%(n/n)Er^3+,x%(n/n)Yb^3+(x=0~8.0)荧光粉表现出在524、545 nm处绿光以及658 nm处的强红光发射,红绿光强度均在5.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大,但红绿光强度比却在7.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大值5.2,这归因于Er^3+-Er^3+之间交叉弛豫(CR)在红光发射过程中所起的重要作用。通过控制荧光粉中Yb^3+的掺杂量,能初步实现对于黄绿光色度的有效调控。     

高色纯度高热稳定性红色荧光粉Sr3La2Ge3O12:Sm^3+的合成及其性能

通过高温固相法合成了一系列Sr3La2-xGe3O12:xSm^3+(0≤x≤0.04)红色荧光粉,并对样品的形貌、元素组成、晶体结构、发光性能及热稳定性进行了探究。结果表明:样品Sr3La2Ge3O12:xSm^3+为较宽尺寸分布的颗粒,且结构中仅含有Sr、La、Ge、O、Sm等元素。样品Sr3La1.97Ge3O12:0.03Sm^3+的Rietveld结构精修图与实测XRD图完全吻合,具有六方晶系结构。漫反射测试结果显示基质Sr3La2Ge3O12的带宽为5.54 eV,属于宽带隙材料。在404 nm激发下,样品Sr3La2-xGe3O12:xSm^3+(0≤x≤0.04)的最大发射峰位于601nm处,属于Sm^3+的6H5/2→4L13/2能级跃迁。此外,样品Sr3La1.97Ge3O12:0.03Sm^3+的发光性能最佳,其CIE色坐标为(0.5321,0.4601),色纯度高达94.2%,在298-473 K范围内具有较好的热稳定性,测试温度达到423 K时发射强度仍为室温时的81.6%。     

荧光材料GdOCl：Er3+,Yb3+的深红-近红外发光研究

采用高温固相合成法制备了Er³⁺,Yb³⁺双掺杂的GdOCl荧光材料,并研究其荧光性能。该双掺杂体系荧光粉吸收紫外光,发出红色（619 nm）和近红外（~979 nm）荧光。在这些荧光材料中,1个Er³⁺离子可以有效将其能量转移给2个Yb³⁺离子。通过改变Yb³⁺掺杂浓度,对比Gd_{0.998 5-y}OCl：0.0015Er³⁺,yYb³⁺中的Er³⁺的发射光谱和不同检测波长的荧光寿命变化特点,对Er³⁺-Yb³⁺ 发生量子剪裁的能级进行分析和指认,并计算了能量转化效率（η）和量子效率（Q）。正是由于具备这种荧光性能,该荧光材料体系有望在荧光太阳能收集器以及军事和医学的红外显示和探测技术中获得应用。     

荧光材料GdOCl∶Er~(3+),Yb~(3+)的深红-近红外发光研究

采用高温固相合成法制备了Er3+,Yb3+双掺杂的GdOCl荧光材料,并研究其荧光性能。该双掺杂体系荧光粉吸收紫外光,发出红色(619 nm)和近红外(~979 nm)荧光。在这些荧光材料中,1个Er3+离子可以有效将其能量转移给2个Yb3+离子。通过改变Yb3+掺杂浓度,对比Gd0.998 5-yOCl∶0.0015Er3+,yYb3+中的Er3+的发射光谱和不同检测波长的荧光寿命变化特点,对Er3+-Yb3+发生量子剪裁的能级进行分析和指认,并计算了能量转化效率(η)和量子效率(Q)。正是由于具备这种荧光性能,该荧光材料体系有望在荧光太阳能收集器以及军事和医学的红外显示和探测技术中获得应用。     

磷灰石结构荧光粉Ba10(PO4)6F2:Ce3+,Tb3+的合成、发光和能量传递

采用高温固相法合成了系列Ce~(3+)和Ce~(3+)/Tb~(3+)激活的具有磷灰石结构荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激发和发射(PLE和PL)光谱对样品进行了表征分析。研究结果表明:所合成的荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)具有氟磷灰石结构,样品微观呈现不规则形貌。荧光粉Ba10-x(PO4)6F2∶x Ce~(3+)的相对发射强度随着x增加而增强,当x=0.09时,荧光强度达到最大。荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的激发光谱为240～330 nm的宽带,发射光谱呈现出Ce~(3+)的5d→4f跃迁紫外光(335和358 nm)发射和Tb~(3+)的4f→4f跃迁绿光(542 nm)发射。光谱特性表明,发光过程中存在Ce~(3+)→Tb~(3+)能量传递,能量传递效率可以达到60%。计算Ce~(3+)和Tb~(3+)的临界距离为0.79 nm,能量传递机理是偶极-偶极交互作用。此外,详细论述了Ce~(3+)和Tb~(3+)之间的能量传递和发光的过程。通过调节Tb~(3+)的掺杂浓度,对荧光粉发光色坐标与Tb~(3+)的掺杂浓度之间的关系也进行了研究,随着Tb~(3+)的掺杂量从0增加0.52,荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的发射光谱色坐标可以从(0.149 4,0.045 1)蓝色区变化到(0.280 1,0.585 3)绿色区。     

白色荧光粉NaGd（MoO4）2:Dy3+,Eu3+的水热合成及发光性能

采用谷氨酸辅助水热法合成了八面体形NaGd(MoO4)2:Dy3+,Eu3+白色荧光粉.X射线衍射结果表明,合成的样品为四方晶系的NaGd(MoO4)2纯相.扫描电子显微镜照片显示所制备的粒子为八面体形,各边长约为2μm.荧光光谱结果表明,在NaGd(MoO4)2:4%Dy3+,yEu3+(y=0,0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,0.9%,1.0%)样品中,随着Eu3+掺入量的增加,Dy3+的发射峰逐渐减弱,而Eu3+的发射峰逐渐增强,说明Dy3+-Eu3+之间存在能量传递.通过色坐标图可知,当Eu3+掺杂量y=0.9%时,荧光粉的色坐标(0.338,0.281)与标准的白光色坐标(0.33,0.33)接近,表明NaGd(MoO4)2:4%Dy3+,0.9%Eu3+是很好的近紫外光激发下的白色荧光粉.     

La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Eu~(3+)/Tb~(3+)荧光材料的制备及其光致发光性能

采用优化的高温固相方法制备了稀土离子Eu~(3+)和Tb~(3+)掺杂的La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2系荧光材料,并对其物相行为、晶体结构、光致发光性能和热稳定性进行了详细研究。结果表明,La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Eu~(3+)材料在紫外光激发下能够发射出红光,发射光谱中最强发射峰位于616 nm处,为5D0→7F2特征能级跃迁,Eu~(3+)的最优掺杂浓度为0.08,对应的CIE坐标为(0.610 2,0.382 3);La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Tb~(3+)材料在紫外光激发下能够发射出绿光,发射光谱中最强发射峰位于544 nm处,对应Tb~(3+)的5D4→7F5能级跃迁,Tb~(3+)离子的最优掺杂浓度为0.15,对应的CIE坐标为(0.317 7,0.535 2)。此外,对2种材料的变温光谱分析发现Eu~(3+)和Tb~(3+)掺杂的La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2荧光材料均具有良好的热稳定性。     

Yb3+/Tm3+掺杂的NaY(WO4)2纳米晶的制备及发光特性

以聚乙二醇为配位剂,用水热法制备出纳米级上转换发光粉Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2。研究了不同cYb/cTm对上转换发光强度的影响,实验表明当cYb/cTm=5∶1时,上转换发光强度最强。用XRD,SEM确定了Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2是四方晶系,其粒径在25~35 nm范围,且分散均匀。用980 nm半导体激光器(LD)对其进行激发,在室温下观察到了365 nm附近紫外发射峰、456 nm,476 nm附近的蓝光发射峰和648 nm附近的红光发射峰,分别对应于Tm3+离子的1D2→3H6,1D2→3F4,1G4→3H6和1G4→3F4的跃迁。根据泵浦功率与发光强度的关系得出紫外发射峰、蓝光和红光发射均为双光子过程。