荧光粉Y3Mg2AlSi2O12∶Ce3+的合成及光谱性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺荧光粉。用X射线粉晶衍射(XRD)仪对其进行了物相分析,用电子扫描电镜(SEM)观察了该荧光粉的形貌,同时测定了激发光谱及发射光谱。结果表明,Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的晶体结构与Y₃Al₅O₁₂(钇铝石榴石)一致,形貌也表现出等轴粒状的特点。发射谱为峰值位于580 nm处的宽带发射,是Ce³⁺的 4f⁶5d¹-4f⁷特征跃迁发射。激发谱表现为340 nm和468 nm的双峰带,可以被蓝光有效的激发。Ce³⁺的浓度对发光强度有明显的影响,当Ce³⁺的摩尔分数为0.06时,发光强度最大。最后考察了成分取代而导致的Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的物相转变和对发光性能的影响。     

碱金属离子,Gd3+,Ce3+共掺杂的Lu3Al5O12陶瓷粉体的光学性能

用高温固相法制备了(Gd_xM_yLu_0.99-x-y)₃Al₅O₁₂:1%Ce³⁺(x=0,0.01,0.25,0.5,0.75,y=0,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,M=Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺)系列陶瓷粉体。X射线衍射仪对合成粉末微结构进行表征,FLS920光谱仪测量样品的激发光谱、发射光谱和荧光寿命,CIE色度系统分析合成材料的色坐标。X射线衍射仪结果显示,不同浓度碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺共掺杂Lu₃Al₅O₁₂样品仍为立方晶相,但随着碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺掺杂浓度的增加,合成样品衍射峰稍有向小角度偏移。在350 nm激发下,与Lu_2.97Al_5O₁₂:1%Ce³⁺样品相比,共掺杂Gd³⁺后的样品在511 nm附近发射强度降低且出现明显红移,随着Gd³⁺浓度增加,Ce³⁺能级寿命逐渐减小,范围为35~60 ns。与掺杂1%Ce³⁺,1%Gd³⁺样品比较,分别共掺杂2%的Li⁺、Na⁺、K⁺和1%的Cs⁺后样品发光强度提高了5.1倍,2.93倍,1.79倍,1.28倍,同时样品中Ce³⁺寿命继续减小。分别在λ=254.0 nm和λ=365.0 nm紫外灯照射下,随着Gd³⁺掺杂浓度的增加,观察到合成样品从深黄绿色变化为暗红色,色坐标显示样品发光由黄绿光区逐渐移动到红光区域,且共掺杂碱金属离子后,粉体的发光更亮。     

Y2O3: Eu,Dy的制备与红色长余辉发光性能研究

采用高温固相法合成发光样品Y₂O₃：Eu³⁺_0.01和Y₂O₃：Eu³⁺_0.01,Dy³⁺_0.01.X射线衍射分析(XRD)表明样品保持Y₂O₃晶格结构,掺入的Eu³⁺和Dy³⁺对Y_{2关键词： 长余辉 2}O₃')" href="#">Y₂O₃ 稀土掺杂 陷阱     

亚微米级Ca2.40Lu0.54ScMgSi3O12：0.06Ce3+荧光粉的溶胶燃烧法合成与表征

用溶胶燃烧法在1 200 ℃制备了亚微米级Ca_2.40Lu_0.54ScMgSi₃O₁₂：0.06Ce³⁺荧光粉,并对其进行了物相结构、形貌、光致发光性质和热猝灭性质的表征。与传统高温固相法制备的样品相比,溶胶燃烧法不但降低了制备温度,而且制备的Ca_2.40Lu_0.54ScMgSi₃O₁₂：0.06Ce³⁺荧光粉的形貌也有所改善。发光性质测试结果表明,亚微米级Ca_2.40Lu_0.54ScMgSi₃O₁₂：0.06Ce³⁺荧光粉的发光峰值相比于高温固相法样品有约10 nm的红移,而且样品的热猝灭性质也优于高温固相法样品。     

无压烧结制备Y2MgAl4SiO12∶Ce3+荧光陶瓷及光学性能

Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺荧光粉是目前白光LED的主要发光材料,但在使用时存在封装树脂因散热不佳而发生老化等问题。本文采用无压烧结制备了Y₂MgAl₄SiO₁₂∶Ce³⁺透明陶瓷荧光体,用于替代荧光粉体和调控发光性能。首先通过化学共沉淀法制备前驱体粉体,经高温煅烧后采用冷等静压成型,最后在马弗炉中1 600℃煅烧制得透明荧光陶瓷。研究了Ce³⁺掺杂浓度和样品厚度对材料性能的影响,其中掺杂量为0.5%的样品在800 nm处具有56%的透过率,在450 K下发光强度仍能保持室温强度的84%。与蓝光芯片组装成器件测试表明,荧光陶瓷在蓝光LEDs/LDs的激发下发出白光,其CIE色度坐标分别为(0.307 6,0.332 9)和(0.308 0,0.331 6),光效分别为62.6 lm/W和146.3 lm/W。研究结果表明,YMAS∶Ce荧光陶瓷可应用于白光LEDs/LDs领域。     

蓝光激发的Y2.93Al5O12∶0.07Ce3+黄色荧光粉的制备及光致发光

以Al₂(SO₄)₃·18H₂O、尿素为原料,采用水热-热解法制备了球形α-Al₂O₃粉体。以自制α-Al₂O₃、Y₂O₃及CeO₂为原料,固相法制备了白光LED用Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+黄色荧光粉,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）等对产物的物相、形貌及光致发光性能进行了表征。结果表明：水热-热解法制备出了物相纯净、分散性良好的球形α-Al₂O₃粉体,以该α-Al₂O₃为原料,合成出可被460 nm蓝光有效激发,发射光谱为峰值在550 nm宽带的Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+荧光粉,色坐标为（0.453,0.531 9）,采用GSAS软件对Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+荧光粉的XRD图进行了Rietveld结构精修,精修图与XRD测试图完全吻合,Y,Al,Ce,O四元素均匀地分布在黄色荧光粉产物中,Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+黄色荧光粉的激发光谱由两个部分组成,在340和460 nm处有两个非常明显的吸收峰,Ce3+的4f能级由于自旋-耦合而劈裂为两个光谱支项2F_7/2和2F_5/2,其中2F_5/2为基谱项。340 nm的激发峰对应于2F_5/2→5D_5/2的跃迁,460 nm的激发峰属于2F_7/2→5D_3/2的跃迁,并且460 nm处的激发强度强于340 nm处激发强度。以460 nm为监测波长得到的发射光谱,最强发射峰位于550 nm,Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+荧光粉是一种适用于白光LED的高性能黄色荧光粉。     

Cr3+掺杂的Cd3Al2Ge3O12光谱特性及晶场参数计算

采用高温固相法合成了Cd₃Al₂Ge₃O₁₂：Cr³⁺多晶材料,利用X射线衍射对其结构进行了分析,通过Cr³⁺的室温吸收光谱、室温和77K发射光谱分别对其光谱特性和晶场参数进行了分析和计算.结果表明：在450 nm的蓝光激发下,Cd₃Al₂Ge₃O₁₂：Cr³⁺室温发 关键词： 3Al₂Ge₃O₁₂：Cr³⁺')" href="#">Cd₃Al₂Ge₃O₁₂：Cr³⁺ 荧光光谱 晶场参数 可调谐激光     

Ce3+离子激活的SrB4O7的VUV光谱

Ce³⁺只有一个4f电子,具有最简单的4f¹5d⁰基态结构,其激发光谱直接反映了5d轨道的能量状态。由于同一基质晶格相同格位上不同稀土离子受基质晶体场影响相近,所以根据Ce³⁺离子的光谱可以推测和分析其他稀土离子的5d轨道能量,是研究其他稀土离子f-d跃迁的基础。采用高温固相法合成了Ce³⁺离子激活的SrB₄O₇发光体,测定了样品在130~350nm波长范围的激发光谱和相应的发射光谱。指认了VUV激发光谱上Ce³⁺离子的5个4f¹→4f⁰5d¹跃迁激发带,讨论了SrB₄O₇的基质吸收带和Ce³⁺的5d轨道在SrB₄O₇中的晶体场劈裂、5d轨道能级重心及SrB₄O₇:Ce³⁺的发射光谱和Stokes位移。     

高分子网络凝胶法低温合成YAG：Tb3+荧光粉

以金属硝酸盐为原料,丙烯酰胺为聚合单体以及N,N-亚甲基双丙烯桥酰胺为胶联剂,采用高分子网络凝胶法在低温下合成精细粒度Y₃Al₅O₁₂:Tb³⁺(YAG:Tb³⁺)荧光粉。分别用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),以及激发和发射光谱测量对样品进行了表征,考察了烧结温度对样品结晶程度、颗粒大小的影响,以及样品发光性能与烧结温度和Tb³⁺浓度的关系。结果表明:YAG晶相形成温度为850℃;粉体颗粒大小均匀,随着烧结温度的升高,颗粒粒径增大,结晶程度提高;观察到Tb³⁺中4f-5d的吸收带以及⁵D₄-⁷F_j(j=6,5,4,3)的特征发射带,最强吸收与最强发射分别发生在272,541.8 nm,与量子理论(E=1.24/λ)的计算结果相吻合,其发光强度随烧结温度的升高而增强;观察到了Tb³⁺在Y₃Al₅O₁₂中的浓度猝灭现象。     

Ca取代Sr对Sr3Al0.6Si0.4O4.4F0.6：Ce3+荧光粉的发光性能影响

采用高温固相法合成Ca取代Sr₃Al_0.6Si_0.4O_4.4F_0.6：Ce³⁺中Sr的 Sr_3-xCa_xAl_0.6Si_0.4O_4.4F_0.6：Ce³⁺荧光粉。由于Sr₃Al_0.6Si_0.4O_4.4F_0.6：Ce³⁺中Sr具有十配位Sr（1）和八配位Sr（2）,所以激活剂离子Ce³⁺也具有两个不同的占位。结合Ce³⁺的光谱结果和Van Uitert经验公式,分别研究了十配位Ce（1）³⁺和八配位Ce（2）³⁺的猝灭浓度和荧光寿命,指出是由于Ca的掺入减小了Ce（1）³⁺发光中心,增加了Ce（2）³⁺发光中心,从而出现随着Ca/Sr比增加,样品在400 nm激发下发光强度减小,而在460 nm激发下发光强度增大的现象。同时,Ca的掺入增强了粉体发光的热稳定性。调节Ca含量可以使粉体实现从绿黄色到黄色的发光,表明Sr_3-xCa_xAl_0.6Si_0.4-O_4.4F_0.6：Ce³⁺荧光粉是一款潜在的适合近紫外和蓝光激发的白光LED用荧光粉。     

新型近红外超长余辉材料Zn3Al2Ge2O10：Cr3+的发光性能

采用高温固相法制备了新型近红外长余辉材料Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺,利用X射线衍射、荧光光谱和余辉衰减曲线等对合成的样品进行了分析。结果表明：样品Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺是Ge⁴⁺取代ZnAl₂O₄：Cr³⁺尖晶石中的部分Al³⁺而形成的固溶体。在397 nm光的激发下,发射光谱主要由两个明显的窄峰叠加在Cr³⁺离子的自旋允许跃迁⁴T₂→⁴A₂辐射的宽发射带上。发光强度随着Cr³⁺离子掺杂浓度的增大和煅烧温度的升高而出现浓度猝灭及温度猝灭现象。当Zn₃Al_2-xGe₂O₁₀：xCr³⁺中的Cr³⁺离子掺杂量x为2%且煅烧温度为1 350 ℃时,样品的近红外发光及余辉强度最大。材料的余辉持续时间超过300 h,余辉发射谱峰位与荧光发射光谱中的N线一致,均位于697 nm附近。最后分析了煅烧温度对样品余辉性能的影响,并对材料的余辉机制进行了探讨。     

K2TiF6∶Mn4+红光晶体发光性能及应用

采用溶剂挥发法,在室温条件下生长出掺不同浓度Mn⁴⁺的K₂TiF₆∶Mn⁴⁺红光晶体。样品在紫光区和蓝光区都表现出Mn⁴⁺的特征宽带激发,对应于其⁴A₂→⁴T₁和⁴A₂→⁴T₂能级跃迁。在蓝光激发下,所有晶体都呈现出一系列窄带红光发射,其中最强发射峰位于631 nm处。在这些晶体中,样品K₂TiF₆∶Mn⁴⁺(13.18%)表现出最高效的红光发射,其内外量子效率分别高达97.2%和83.3%。值得一提的是,该样品表现出荧光负热猝灭效应,其在120℃时的红光发射强度是室温时的1.81倍。所得晶体与Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺(YAG∶Ce³⁺     

Ce3+掺杂SiO2-Al2O3-Gd2O3玻璃的闪烁性能

通常, Ce离子掺杂的低密度玻璃有较高的发光效率, 而高密度的Ce离子掺杂玻璃其发光效率很低. 为了解释这一现象, 采用高温熔融法获得了SiO₂-Al₂O₃-Gd₂O₃三元系统的玻璃形成区, 并在还原气氛下制备了Ce³⁺掺杂SiO₂-Al₂O₃-Gd₂O₃以及SiO₂-Al₂O₃-Gd₂O₃-Ln₂O₃ (Ln=Y, La, Lu)闪烁玻璃, 研究了其光谱和闪烁性能. 测试结果显示: 随着Gd₂O₃含量增加, 玻璃紫外截止波长发生红移, 荧光强度降低, 衰减时间缩短; 加入Lu₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃后, 紫外截止波长发生红移, 荧光强度降低, 衰减时间变短; 当Gd₂O₃超过10% mol时, X射线荧光积分光产额从相当于锗酸铋 晶体的61%降低到13%. 荧光强度降低、衰减时间缩短的原因是随着玻璃的紫外截止波长红移玻璃的能带宽度变窄, 使得Ce³⁺离子的d电子轨道开始接近玻璃的导带, Ce³⁺离子受辐射后跃迁到d电子轨道的电子会通过导带与玻璃中的空穴复合, 产生电荷迁移猝灭效应.     

PC/YAG：Ce荧光树脂的制备及光谱分析

采用熔融共混法和高温压模法制备出PC/YAG:Ce荧光树脂片,样品经减薄和抛光处理后,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)、透射光谱等测试手段进行分析。厚度为0.87 mm的样品在500~800 nm范围内的透过率约为65%。样品主相为Y₃Al₅O₁₂,在342 nm和448 nm有两个激发峰。样品的发射光谱在532 nm有一宽峰,属于Ce³⁺的5d→4f特征跃迁发射。荧光树脂片中荧光粉含量越高,样品发射强度越大,是一种适合用于白光LED封装的新型荧光材料。     

激发波长和Eu2+的掺杂量对Sr4Al14O25 ∶ Eu2+ , Dy3+发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法在低温、还原气氛下制备了长余辉发光材料Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺,Dy³⁺。用X射线粉末晶衍射对其进行了物相鉴定,表明在1 200 ℃已经得到纯相的Sr₄Al₁₄O₂₅ 产物。研究了铕和锶的比值、激发光波长对所制备的Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺, Dy³⁺发光性能的影响并对其影响机理进行了探讨。样品的发光性能测试结果表明:采用溶胶-凝胶法制备长余辉发光材料Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺, Dy³⁺,其灼烧温度比高温固相法灼烧温度低;激发光谱向长波方向延伸时,在488 nm处发射峰增强,在410 nm处发射峰减弱;在一定范围内发光强度随着Eu²⁺量的增加而增强,Eu²⁺的最佳掺杂量为0.007, Eu²⁺的掺杂量超过0.007时会发生浓度猝灭。     

Sr0.6Ba0.2Ca0.2Al2O4 ∶Eu,Dy的制备与长余辉发光性能研究

采用高温固相法制备了Ca,Ba共掺的Sr_0.6Ba_0.2Ca_0.2Al₂O₄ ∶Eu²⁺_0.01, Dy³⁺_0.02和单掺Ba的Sr_0.6Ba_0.4Al₂O₄ ∶Eu²⁺_0.01, 关键词： 长余辉 铝酸锶 稀土掺杂 陷阱能级     

近紫外LED用黄色荧光粉Sr3SiO5：Ce3+, Li+的发光特性

采用高温固相法快速降温合成Sr_3-2xSiO₅：xCe³⁺,xLi⁺荧光粉。用X射线衍射仪和荧光分光光度计测试荧光粉的样品结构和发光性能。在1 420 ℃下煅烧得到四方相结构的Sr₃SiO₅：Ce³⁺,Li⁺。样品的激发光谱分布于270~500 nm的波长范围,有两个激发带,峰位分别位于328 nm和410 nm,表明样品可以被近紫外光有效激发。样品的发射光谱分布于420~650 nm,发射峰位于528 nm处。在410 nm左右的近紫外光激发下,宽带发射的峰位于528 nm。Ce³⁺的最佳掺杂量x（Ce³⁺）为0.8%,并且发光强度随掺杂浓度的增加先升高后降低,出现浓度猝灭。根据Dexter能量共振理论,该浓度猝灭的原因是Ce³⁺的电偶极-电偶极相互作用。     

橙红色荧光粉Ca3Y2Si3O12：Sm3+的制备及发光特性

采用高温固相法在1 400 ℃下经二次煅烧合成了橙红色荧光粉Ca₃Y_2-xSi₃O₁₂：xSm³⁺,研究了Sm³⁺离子掺杂浓度及助熔剂对荧光粉发光性能的影响。XRD结果显示,所合成的荧光粉的主晶相为Ca₃Y₂Si₃O₁₂。荧光光谱分析表明,Ca₃Y₂Si₃O₁₂：Sm³⁺硅酸盐荧光粉可以在320~500 nm范围内得到有效激发,并发射橙红光。在402 nm激发下,样品发射光谱中的主发射峰分别位于562 nm（⁴G_5/2→⁶H_5/2）、598 nm（⁴G_5/2→⁶H_7/2）和646 nm（⁴G_5/2→⁶H_9/2）,其中598 nm处峰值最大。改变Sm³⁺离子掺杂浓度发现：荧光粉发光强度先增大后减小,最佳Sm³⁺掺杂量x（Sm³⁺）为5%,浓度猝灭机理为离子间的相互作用。讨论了几种助熔剂的影响,NH₄F、CaF₂和NaCl均降低荧光粉的发光强度,只有H₃BO₃能够显著增强样品的发光,其最佳掺杂质量分数为1%。     

Mg5SnB2O10:Eu3+,Bi3+—一种用于发光二极管的红色荧光粉的制备及其发光性能的研究

采用高温固相法成功合成了单一相的Eu³⁺,Bi³⁺共掺的Mg₅SnB₂O₁₀红色荧光粉,并通过X射线衍射、漫反射光谱、光致发光光谱等手段对该体系的结构及其发光特性进行了测试和研究.激发光谱表明,该荧光粉在393 nm呈现Eu³⁺的⁷Fo—⁵L₆特征激发,可以与用于发光二极管的近紫外芯片很好地匹配.在393 nm激发下,其发射光谱在591,612,701 nm处呈现Eu³⁺的⁵Do—⁷F₁,⁵Do—⁷F₂,⁵D₀—⁷F₄的特征发射.并且当固定Eu³⁺的浓度时,随着Bi³⁺含量的增加,发现Bi³⁺,Eu³⁺在这一体系中存在能量传递现象,系列样品发光强度大幅度提高.通过研究系列样品在不同Bi³⁺,Eu³⁺掺杂浓度下的发光性能,得出最佳样品为Mg_4.89Eu_0.1Bi_0.01SnB₂O₁₀,其积分强度达到了商用Y₂O₂S:Eu³⁺的1.1倍.     

共沉淀法制备Y2O2S：Eu3+,Mg2+,Ti4+红色长余辉材料

用共沉淀法制备了Y₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺红色长余辉材料。测量了材料的电子显微形貌、晶体结构和发射光谱。通过与固相法制备的Y₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺长余辉材料比较,发现两种方法都可以制备粒度基本相同的纯相Y₂O₂S基质晶体,但共沉淀法样品的颗粒结构更松散。研究了Eu³⁺浓度对两种方法制备样品的谱线发射强度的影响,通过比较共沉淀法和高温固相法制备的样品中Eu³⁺的⁵D₁→⁷F₃较高能级跃迁的587.6nm谱线强度随Eu³⁺浓度的变化,发现共沉淀法更有利于Eu³⁺均匀进入Y₂O₂S基质晶格而形成有效的发光中心。