新型电子俘获型材料β-Sr2SiO4:Eu2+, La3+长余辉和光激励发光性能的研究

通过高温固相法在还原气体保护下制备出β-Sr₂SiO₄: Eu²⁺, La³⁺系列样品. 通过样品光谱显示, 光致发光、余辉及光激励发光中心均来自于Eu²⁺离子; 并且La³⁺ 的掺入有效增强光致发光、余辉及光激励发光强度. 热释光与余辉衰减测试证明, 与单掺Eu²⁺样品所具备的缺陷数量相比, 共掺La³⁺样品在浅陷阱区(T1区)较多的俘获中心数量是导致其余辉性能优化的主要因素; 其光激励发光强度的增强则归因于在深陷阱(T3区)的俘获中心数量增加. 共掺样品放置15h并在980nm红外激光激励后, 表现出光激励长余辉发光现象. 此现象的出现, 为电子俘获型材料的浅陷阱对深陷阱中的载流子再俘获过程的存在提供了直接证据. 因此, β-Sr₂ SiO₄: Eu²⁺, La³⁺ 材料可视为一种潜在的长余辉和光激励发光材料.     

Eu3＋掺杂CaO的合成与红色长余辉发光性能研究

采用共沉淀结合高温分解方法合成了CaO：Eu3＋红色长余辉发光材料．X射线衍射分析表明,随着温度的升高,产物相结构逐渐由碳酸钙的混合相变为单相结构,继而生成单相氧化钙结构．CaO：Eu3＋的激发谱显示为255nm左右的一个宽激发带和393nm的激发峰,宽激发带来源于CaO晶格的电荷迁移（CTB）,发射光谱对应于Eu3＋的。D→7FJ（J=0,2,3,4）的跃迁．室温观察到CaO：Eu3＋强的红色长余辉发射,热释光测量证实在CaO：Eu蚪中存在深度大约为0．69eV的陷阱能级,这是CaO：Eu3＋在室温具有红色长余辉的微观原因．存在的陷阱能级可能来源于Eu3＋取代Ca2＋进入晶格后,由于电荷的不等价替换而引入了电子陷阱．余辉衰减曲线的研究表明,样品的余辉发光可能与陷阱及发光中心之间的量子隧穿有关．     

电子俘获型材料Sr_3SiO_5∶Eu~(2+),RE~(3+)(RE=Nd~(3+),Ho~(3+),La~(3+))的光激励和长余辉发光性能的研究

通过高温固相法制备出系列电子俘获型材料Sr3SiO5∶Eu2+,RE3+(RE=Nd3+,Ho3+,La3+),并对其光激励和长余辉性能进行了研究。经过紫外光源激发后,利用980nm激光照射时,表现出很强的上转换光激励信息读出响应,其归因于较深陷阱(438K)的存在,这种性能在Sr3SiO5∶Eu2+,La3+和Sr3SiO5∶Eu2+,Ho3+两种材料表现尤为明显。随后,对陷阱的深度和载流子浓度进行了研究,并分析产生光激励性能的原因。热释光光谱中电子俘获参数的计算是通过Chen’s半宽方法,得出438K所对应的陷阱深度值,并与980nm激光辐照光源的能量形成对比。与此同时,共掺稀土离子后的余辉性能也有着较大幅度的提高,Sr3SiO5∶Eu2+,La3+的余辉时间更是达到12h以上。研究结果显示,共掺样品的陷阱结构的改变是导致其光激励及余辉性能的根本原因。     

H_3BO_3对Y_(1.98)O_3:Eu_(0.01),Dy_(0.01)红色长余辉发光材料结构和余辉性能的影响

采用高温固相法制备了发光样品Y1.98O3:Eu3+0.01,Dy3+0.01.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪、单光子计数器测试了不同含量的H3BO3对Y1.98O3:Eu3+0.01,Dy3+0.01物相结构、颗粒形貌、发光性能、余辉性能的影响.结果表明当H3BO3含量低于8%(mol)时,样品可保持Y2O3晶格结构,且样品颗粒随H3BO3的含量增加逐渐增大.样品光致发光由Eu3+离子电子的5D0→7FJ跃迁所致,主峰位于612 nm,且发光强度随H3BO3含量的增加呈线性增强.随着H3BO3含量的增加,样品余辉衰减时间逐渐增加,热释光谱分析表明H3BO3的加入增加了基质陷阱能级的深度与浓度,故而导致样品长余辉性能的变化.     

实验优化设计Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)的合成及长余辉特性

为了得到最长有效余辉时间的Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉,应用二次通用旋转组合设计对实验进行全程优化,建立了稀土离子掺杂浓度Eu~(2+),Dy~(3+)和有效余辉时间的二元二次回归方程模型,应用遗传算法计算得到有效余辉时间的理论最大值.采用高温固相法合成了最优掺杂浓度Sr_2MgSi_2O_7:0.5mol%Eu~(2+),1.0mol%Dy~(3+)的荧光粉,在370nm激发下观察到了465nm的特征发射,这归因于Eu~(2+)的4f65d1—4f7跃迁.测量了最优荧光粉的热释发光特性,计算得到了陷阱深度为0.688eV,讨论了长余辉发光的特性.     

蓝色长余辉材料Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)及其基质的VUV-UV激发特性

Sr2MgS i2O7∶Eu2 ,Dy3 是一种有效的蓝色长余辉材料,采用高温固相法合成了Sr2MgS i2O7,Sr2MgS i2O7∶Dy3 ,Sr2MgS i2O7∶Eu2 及Sr2MgS i2O7∶Eu2 ,Dy3 ,利用同步辐射研究了它们的VUV-UV激发特性。在真空紫外光激发下,在基质中发现了稍弱的位于385 nm的发射带,在双掺杂的样品中,除了Eu2 的4 f5d→4 f发射带(465 nm)外,还观察到了575 nm处的发射峰;通过和Dy3 单掺杂样品的发射谱比较,发现它是来自于Dy3 的4 f-4 f(4F9/2→6H13/2)跃迁。在它们的激发谱上可以看出Dy3 与基质发射的有效激发均处于真空紫外区,在近紫外及可见区激发下未见到它们发光。另外在Sr2MgS i2O7∶Eu2 ,Dy3 中观察到Dy3 的发射也说明了Dy3 在该类长余辉材料中不仅作为陷阱用来延长余辉,而且也以发光中心形式存在于基质中。     

Sr3SiO5:Eu2+和Sr3SiO5:Eu2+, Dy3+荧光粉的黄色长余辉性质

用高温固相法制备了Sr3SiO5:Eu2 和Sr3SiO5:Eu2 , Dy3 荧光粉.在紫外光辐照后, Sr3SiO5:Eu2 和Sr3SiO5:Eu2 , Dy3 荧光粉具有明亮的黄色长余辉,源于Eu2 的4f65d - 4f7的跃迁.紫外光激发停止后,Sr3SiO5:Eu2 的余辉时间是4 h以上.余辉衰减曲线和热释光曲线说明了引入Dy3 离子可以产生大量的深陷阱和浅陷阱.产生的深陷阱使余辉时间延长到6 h以上.由热释发光曲线,根据热释光的通用级公式拟合了陷阱深度.Sr3SiO5:Eu2 和Sr3SiO5:Eu2 , Dy3 荧光粉是有应用前景的黄色长余辉材料.     

Li~+掺杂Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉材料的发光性能

采用高温固相法制备Li+掺杂Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+长余辉材料,对样品进行X射线衍射、扫描电镜、激发光谱、发射光谱、余辉衰减曲线和热释光曲线表征,研究了Li+掺杂对Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+发光性能的影响。实验结果表明:Li+掺杂对样品激发光谱和发射光谱的峰形、峰位基本没有影响,但是能改善样品的余辉性能。与未掺杂Li+的样品比较,Li+掺杂摩尔分数为2.5%样品的初始发光强度提高了1.5倍,余辉衰减常数提高了1.6倍。通过热释光曲线表征分析陷阱数量并计算了陷阱深度,分析表明,掺杂Li+能增加基质中氧空位的数量,适量增加陷阱深度,从而提高材料的发光性能。     

Dy含量对红色长余辉发光材料Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+红色长余辉发光材料,利用X射线衍射仪对材料的物相进行了分析,结果表明,1200℃下制备的样品的物相为Sr3Al2O6,少量的Eu和Dy掺杂没有影响样品的相组成.采用荧光分光光度计、照度计测定了样品的发光特性.结果表明Sr3Al2O6:Eu2+和Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+的激发光谱均为激发峰位于473 nm的宽带谱.Sr3Al2O6:Dy3+的发射峰位于530.1 nm,对应于Dy3+代替Sr2+位置后基质中形成的施主-受主对Dy·Sr-V″Sr的重新组合.Sr3-0.02-yAl2O6:0.02Eu2+,yDy3+(0相似文献   

Sr3SiO5∶Eu^2＋和Sr3SiO5∶Eu^2＋,Dy^3＋荧光粉的黄色长余辉性质

用高温固相法制备了Sr3SiO5∶Eu2 和Sr3SiO5∶Eu2 ,Dy3 荧光粉。在紫外光辐照后,Sr3SiO5∶Eu2 和Sr3SiO5∶Eu2 ,Dy3 荧光粉具有明亮的黄色长余辉,源于Eu2 的4f65d-4f7的跃迁。紫外光激发停止后,Sr3SiO5∶Eu2 的余辉时间是4 h以上。余辉衰减曲线和热释光曲线说明了引入Dy3 离子可以产生大量的深陷阱和浅陷阱。产生的深陷阱使余辉时间延长到6 h以上。由热释发光曲线,根据热释光的通用级公式拟合了陷阱深度。Sr3SiO5∶Eu2 和Sr3SiO5∶Eu2 ,Dy3 荧光粉是有应用前景的黄色长余辉材料。     

Ca~(2+)离子替代对Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+),Dy~(3+)结构和发光性能的影响

采用高温固相反应按化学式Sr4-xCaxAl14O25:Eu2+,Dy3+(x=0,0.8,1.6,2.4,3.2,4)配比原料,合成长余辉发光材料.X射线衍射分析表明当x2.4时,产物物相均为Sr4Al14O25正交结构;当x2.4时,产物物相转变为CaAl4O7单斜结构.对掺Ca量不同,但结构仍保持Sr4Al14O25的样品采用360nm激光照射,发射光谱表明样品发光均由以Eu2+为发光中心的电子4f65d→4f7跃迁所致,并且随着Ca掺入量的增加,样品发射光谱峰位逐渐蓝移.这是由于Ca2+取代Sr2+位置后,导致晶格收缩,影响Eu2+的5d能级劈裂情况,从而影响电子4f65d→4f7跃迁.余辉衰减检测和热释光谱分析发现,不同Ca掺入量的样品余辉衰减快慢不同,是由于其中存在的陷阱能级深度不同,且陷阱能级越深,其余辉时间越长.     

Cr3+单掺杂及Eu3+/Cr3+共掺杂GdAlO3近红外长余辉发光纳米粒子的制备、微结构及光学特性

同时可作为磁共振成像造影剂与近红外余辉光学成像光学探针双功能的纳米粒子,在生物医学领域具有重要的应用价值。采用自蔓延燃烧法制备了不同掺杂浓度的GdAlO₃∶x%Cr3+及GdAlO₃∶1%Cr3+, y%Eu3+近红外长余辉发光纳米粒子。并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、激发和发射光谱及发光动力学分析等技术手段,较系统地研究了其微结构及光学特性。实验结果表明,Cr3+取代了GdAlO₃中的Al3+的格位,单掺样品的平均粒子尺寸约为202 nm。GdAlO₃∶x%Cr3+样品的激发谱显示,激发峰来源于Cr3+和Gd3+的跃迁;在583 nm的激发下,在650～750 nm近红外范围内,出现四个近红外光发射峰。其中,725 nm处的发射峰归属为禁戒跃迁2E到4A₂的零声子线, 700和750 nm处的发射峰则为声子边带的发射。在0.2%～2.0%的掺杂浓度范围内,随着Cr3+掺杂浓度的增加,这些发射峰的强度先增强后减弱,最优浓度为1%。而位于735 nm处的发射峰强度随Cr3+浓度增大而增大,其归属于Cr3+-Cr3+对的发光。同时,单掺样品可观察到位于725 nm的长余辉发光,其中GdAlO₃∶1%Cr3+纳米粒子的余辉时间最长,并超过30 s。在上述Cr3+最优浓度（1%）基础上,通过Eu3+取代GdAlO₃基质中Gd3+的格位,实现了Eu3+/Cr3+共掺杂。实验发现,在266 nm激发下,在红光区域范围内可观察到以位于614 nm处的发射为主的一系列发射峰。尤其,由于存在Eu3+到Cr3+的能量传递,在近红外区出现了位于725 nm处Cr3+的近红外发射峰。当Eu3+浓度为13%时,与Cr3+单掺杂样品相比,其样品的平均粒子尺寸虽然减小到167 nm,但在275 nm紫外光照射5 min停止后,发现共掺样品在位于725 nm处Cr3+的余辉发光强度明显增强。通过比较分析单掺和共掺样品的吸收和发射光谱及发光动力学的结果,验证了由于Eu3+到Cr3+的持续能量传递可引起较显著地近红外余辉发光增强的结论。同时,该研究为设计新型的近红外长余辉发光纳米材料提供了新的思路。     

绿色长余辉材料MgAl_2O_4∶Mn~(2+)的合成及其发光特性

采用高温固相法在1350℃下合成了Mn2+掺杂的MgAl2O4发光材料,利用X射线衍射对所合成样品的结构进行了表征。用209nm的紫外灯照射样品后,观察到来自Mn2+的4T1-6A1跃迁的绿色长余辉发光。发光的激发光谱表明:Mn2+-3d组态内存在一系列强的激发峰,分别在279,361,386,427,451nm,同时还有209nm处的Mn-O电荷迁移带,激发该吸收带会产生很强的绿色余辉。测量了余辉的衰减曲线及热释光谱,分析了Mn2+掺杂浓度对样品余辉性质的影响,给出了余辉产生的可能模型。     

纳米纤维状Sr3Al2O5Cl2∶Eu2+, Tm3+的白色长余辉性能

采用高温固相法在800 ℃下制备出系列白色长余辉荧光粉Sr3Al2O5Cl2∶Eu2+, Tm3+,并研究了它们的结构、形貌及发光性能.样品Sr2.91Al2O5Cl2∶0.04Eu2+, 0.05 Tm 3+具有单一晶相和纳米纤维结构.该样品在紫外光激发下表现出两个很强的宽带发射(分别位于~448 nm和~590 nm).它的余辉寿命大约是20 min.利用此种荧光粉所制作出的白光LED器件表现出很强的白光发射.     

稀土掺杂长余辉发光玻璃的研究

分别采用空气气氛和还原气氛,制备了稀土Eu₂O₃,Dy₂O₃掺杂的铝硅酸盐玻璃,利用荧光光谱仪对样品进行了测试。结果表明：空气气氛条件下制备的铝硅酸盐玻璃样品均不具备长余辉发光性能, 其激发光谱和发光光谱均是Eu3+的5D_i(i=0, 1)→7F_j(j=0～4)跃迁的典型光谱。经还原气氛处理后,单掺和双掺的铝硅酸盐玻璃样品均具有长余辉发光现象,单掺Eu2+的发光峰位于462 nm,而双掺Eu2+和Dy3+的发光峰位于457 nm,且双掺Eu2+和Dy3+的样品陷阱能级较深,样品的发光持续时间长达12 h以上。     

三价镧系离子掺杂的Cd3Al2 Ge3O12的长余辉发光

系统地研究了三价镧系离子在Cd3Al2Ge3O12基质中的长余辉发光。总结了余辉性能与激活离子电负性的关系。研究发现该体系中易失电子的激活离子产生的余辉效果较好。在254nm紫外光激发下,基质和所有镧系离子(Pm除外)掺杂的样品都有发光和余辉。按照发光和余辉性质的不同可以将激活离子分为三类：Pr^3 、Tb^3 和Dy^3 等是有特征余辉发光的离子;Eu^3 和Sm^3 等是有特征发射,但没有特征余辉发光的离子;Ce^4 、La^3 、Nd^3 以及其他是没有特征发光的镧系离子。长余辉的产生是由缺陷引起的。由于Cd^2 离子在高温下容易挥发,基质中存在大量的Cd^2 离子空位,这种空位可以作为俘获电子的陷阱。同时为了补偿Cd^2 所产生的正电荷,在Cd^2 离子空位周围会有相应的负离子空位产生,比如氧离子空位。这种补偿作用的存在使得基质本身的缺陷种类和数量十分丰富,使得该体系的余辉性能比较优越。     

蓝色长余辉材料Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+及其基质的VUV-UV激发特性

Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺是一种有效的蓝色长余辉材料,采用高温固相法合成了Sr₂MgSi₂O₇,Sr₂MgSi₂O₇:Dy³⁺,Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺及Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺,利用同步辐射研究了它们的VUV-UV激发特性.在真空紫外光激发下,在基质中发现了稍弱的位于385nm的发射带,在双掺杂的样品中,除了Eu²⁺的4f5d→4f发射带(465nm)外,还观察到了575nm处的发射峰;通过和Dy³⁺单掺杂样品的发射谱比较,发现它是来自于Dy³⁺的4f-4f(⁴F_9/2→6H_13/2)跃迁.在它们的激发谱上可以看出Dy³⁺与基质发射的有效激发均处于真空紫外区,在近紫外及可见区激发下未见到它们发光.另外在Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺中观察到Dy³⁺的发射也说明了Dy³⁺在该类长余辉材料中不仅作为陷阱用来延长余辉,而且也以发光中心形式存在于基质中.     

发光颜色可调的硅酸盐长余辉发光材料 Ba4(Si3O8)2∶Eu2+,Ce3+,Dy3+

在还原气氛下利用高温固相法制备了Ba_3.982-x(Si₃O₈)₂∶0.008Eu²⁺,xCe³⁺,0.01Dy³⁺系列样品。光谱分析表明,Ce³⁺进入到晶格中将取代不同Ba²⁺格位从而形成不同的发光中心。通过Ce³⁺→Eu²⁺的能量传递,得到了一系列发光颜色可调、余辉颜色为绿色的长余辉发光材料。Ce³⁺的掺入可以增大样品的余辉强度但是同时缩短了样品的余辉时间。热释光谱的分析表明,Ce³⁺的掺入可以同时增加浅陷阱T₁和深陷阱T₃的数量,深陷阱对载流子的再捕获效应导致了样品余辉强度的增大和余辉时间的缩短。     

Eu,Dy共掺铝硼硅酸盐的长余辉发光玻璃

选择铝硼硅酸盐玻璃体系,高温熔融法制备了Eu,Dy掺杂的铝硼硅酸盐基质透明的玻璃,并对其进行了激发光谱和发射光谱的表征分析。实验结果表明：在空气气氛条件下制备的Eu^3＋,Dy^3＋掺杂的铝硼硅酸盐基质玻璃样品并不具备长余辉发光特性;而经过还原气氛处理后,Eu离子以二价形式存在,样品具有长余辉发光现象。其激发光谱是位于250-450nm的宽带谱,发光光谱峰值位于462nm处。     

溶胶-凝胶法制备Zn2SiO4:Eu3+红色荧光粉

采用溶胶-凝胶法在Zn2SiO4基质中掺杂Eu3+,合成了红色荧光粉Zn2SiO4:Eu3+.通过样品的X射线衍射光谱、红外光谱、扫描电镜以及光致发光光谱的测试和表征,研究了Zn2SiO4:Eu3+的内部结构和发光特性.扣描电镜结果显示样品为球状荧光粉,颗粒直径为1～3μm.在395 nm激发下,样品在613 nm处发射出很强的红光.结合荧光光谱,分析了样品的退火温度,Eu3+的浓度,电荷补偿剂Li+的浓度对样品发光强度的影响.研究发现,红色荧光粉Zn2SiO4:Eu3+的发光强度随退火温度的升高而增加,发光强度随Eu3+和Li+浓度的增加先增大后减小.