CeMgAl11O19-SrAl12O19固溶体和CeMgAl11O19-SrMgAl10O17固溶体在稀土和碱土复合六角铝酸盐体系中的光谱学性质研究

本文研究CeMSAl11O19-SrAl12O19和CeMeAl11O19-SrMgAl10O17体系固溶体的发光性质。发现在CeMgAl11O19-SrAl12O19体系中,能形成完全的固溶体,随着SrAl12O19含量的增加,晶胞常数a线性地减小,c保持不变,Ce3+的Nephelauxetic效应和晶场强度减弱,Ce3+最低5d激发带边能量呈指数形式变化,Ce3+的发射能量线性地高移。在CeMgAl11O19-SrMgAl10O17体系中,不能形成完全的固溶体。固溶体终端组成大约为0.3CeMgAl11O19-0.1SrMgAl10O17。在这种固溶体中,晶胞常数α和c则随SrMgAl10O17含量分别线性地减小和增大。样品制备中添加H3BO3,引起固溶体晶僻特性改变,大大提高Ce3+的发光强度。但当H3BO3量超过0.4(摩尔比)时,硼将进入晶格,反而减弱Ce3+的发光。     

Mg2Y8Si6O26:Ce3+,Mn2+荧光粉的制备及发光性能的研究

高温固相法合成了Ce3+,Mn2+共掺的Mg2Y8Si6O26荧光粉,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、荧光分光光度计对其结构和发光性能进行了研究。表明样品为纯相的Mg2Y8Si6O26晶体,属于六方晶系,空间群为P63/m。光谱数据表明Ce3+在该晶体中占有两种不同格位,分别为C3格位和C1h格位,通过激发和发射光谱对Ce3+在两种格位的发光进行了研究。在286nm光激发下Ce3+,Mn2+共激活Mg2Y8Si6O26的发射光谱除了在400nm有Ce3+的特征发射外,还在600nm处出现了Mn2+的特征发射,表明Ce3+和Mn2+之间存在能量传递。通过改变Mn2+的浓度实现了白光发射,它可用于紫外光激发的单一基质白光发射荧光粉。     

Ce2O3·yAl2O3(y=12±4)系光致发光材料的研究

较仔细地研究了Ce2O3·yAl2O3(y=12±4)系光致发光材料,考察了各种(Al3+/Ce3+比值(8～15)、添加不同的助熔剂(H3BO3、CaF2、LiF、BaF2、MgO和这些化合物的某种组合)以及合成荧光粉的反应温度对材料的光致发光性质的影响,测定了在254nm激发下该材料的发射光谱。结果表明,在(Al3+/Ce3+)=10～11时λmax=454nm附近发光强度最高,在化学计量比成分为CeAl11O18的化合物中添加助熔荆,即使烧结温度降低100～200℃,光致发光性质仍有所改善,特别是添加(5m/0 CaF2+5m/o H3BO3)的材料,在1600℃还原性气氛中烧结3小时可获得最佳性能,其发光强度为CaWO4:Pb的121%。确定了该系统荧光粉的晶体结构,这些材料中的主要相为铅铁氧体六方结构,化学计量比成分为CeAl12O19.5,a=5.561,c=21.980,Dx=4.09g/cm3,Z=2。这类材料是在紫外线激发下有效地发射蓝光的荧光粉,其发光性能对原材料纯度不十分敏感,可以用化学纯的原料代替光谱纯。因此,它的成本较低,有可能在荧光灯中获得实际应用。     

Ce3+,Pb2+和Sn2+离子在β′-Al2O3型六角铝酸盐1.30BaO·6Al2O3中的发光性质

本文研究稀土离子Ce3+和S2型离子(Pb2+和Sn2+)在β′-Al2O3型富钡相六角铝酸盐1.30BaO·6Al2O3中的发光性质。发射光谱和激发光谱表明,在富钡相中激活离子占据两个不等当的晶体学格位。Ce3+激活的样品,发射光谱由四个带组成,其相对强度不依赖于激活离子的浓度,不同Ce3+发光中心间没有能量传递。对于Pb2+和Sn2+,在紫外激发下,荧光光谱包含三个带,Pb2+的带峰值为390nm,425nm和485nm;Sn2+为388nm,418nm和457nm。425nm和418nm发射分别归于占据晶体学BR格位的Pb2+和Sn2+;390nm和388nm发射归于反BR格位上的Pb2+和Sn2+;而485nm和457nm的带分别是Pb2+和Sn2+的离子对的发射。离子对是由占据(Ba)nO镜面层上的BR和反BR格位的Pb2+(或Sn2+)所形成。Pb2+和Sn2+离子的发光按照Sx型离子能级作了讨论。     

半磁半导体Zn1-xMnxS中的能量传递

本文测量了Zn1-xMnxS在不同Mn浓度(0.001x=0.062,T=80K时的Zn1-xMnxS的发射谱及其衰减曲线,得到两个衰减寿命:τ1=70μs,τ2>1000μs,这表明在高Mn浓度时存在着两个弛豫过程:一个是较快的,另一个则是较慢的,根据Goede等人的实验结果可以断定较慢的过程来自孤立的Mn2-离子,那么便可以判知较快的过程是来源于Mn2-离子对.正是高Mn浓度下的Zn1-xMnxS中存在着Mn2+-Mn2+离子对,在其间有能量迁移以及它和能量受主之间的能量传递造成了该体系中的IR发射.     

Eu~(2+),Cr~(3+)共掺杂SrAl_(12)O_(19)发光体的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备了Eu2+,Cr3+单掺杂及共掺杂的SrAl12O19发光体,研究了它的发光性质和能量传递动力学过程。Eu2+的5d→4f发射峰位于400 nm,与Cr3+位于350~450 nm波长范围的4A2→4T1的吸收带有显著的光谱重叠,有利于Eu2+→Cr3+的能量传递发生,从而将来自于Eu2+离子的紫光转换为Cr3+的深红光发射。在共掺杂的样品中,当激发Eu2+时观察到Cr3+离子的2E→4A2红色线谱发射。当监测该红色线谱发射时,激发光谱中包含有Eu2+的吸收,证明了在SrAl12O19体系中Eu2+→Cr3+能量传递的存在。能量传递导致Eu2+的荧光寿命随Cr3+浓度的增加而缩短,计算表明能量传递效率随Cr3+浓度增加而提高,当Cr3+浓度为5%时能量传递效率可达到50%。     

Eu3+在M3La2(BO3)4(M=Ca,Sr,Ba)中的发光性质

本文报导了M3La2(BO3)4:Eu3+(M=Ca,Sr,Ba)磷光体的制备方法及晶体结构。三种磷光体均属正交晶系。研究了Eu3+离子的光谱特征与基质化合物的关系。发现在三种磷光体中,被Eu3+所取代的La3+离子均只有一种格位,且在此格位上不具备反演操作的对称性;Eu3+在Ca3La2(BO3)4:Eu3+中所处格位的局部对称性最低,属C1,C2和Cs中之一种,在M3La2(BO3)4:Eu3+(M=Sr,Ba)中Eu3+所处格位的局部对称性可能为C2v。     

新型绿色发光材料(Ce0.67Tb0.33)MgAl11O19∶Mn2+的合成及其光学性能

采用高温固相法成功地合成了新型高效绿色荧光粉(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+。通过XRD和荧光光谱等对其结构及发光性能进行了系统研究。结果表明:新合成的(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+与典型的商用绿粉(Ce0.67Tb0.33)MgAl11O19(CMAT)具有相同的晶体结构;激发光谱处于237～326 nm范围内,由一个峰位位于291 nm的宽激发带组成,这是典型的Ce3+的特征激发;在紫外光激发下,该荧光粉除了在490,541,590,620 nm存在Tb3+的特征发射峰外,还在516 nm出现了一个较强的归属于Mn2+的4T1g(G)→6A1g(S)电子跃迁的宽发射峰。Mn2+作为共激活剂增大了该荧光材料在绿色区域的发射面积,其中(Ce0.67Tb0.33)Mg0.850Al11O19∶0.150Mn2+荧光粉发射光谱的积分面积最大,为CMAT的226%,其CIE坐标为(0.194,0.695),比CMAT(0.288,0.572)更加接近NTSC标准值(0.21,0.71),即Mn2+的引入不但提高了荧光粉的发光效率,而且改善了其色纯度。结果表明新型(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+绿色荧光粉比传统的CMAT在显示领域具有更好的潜在应用前景。     

Ce3+和Tb3+, Eu3+在六方NaLnF4(Ln=La,Gd或Y)中的发光和能量传递

本文报道Ce3+掺杂和Ce3+—Tb3+、Ce3+—Eu3+共掺杂的六方NaLnF4(Ln=La,Gd或Y)发光体的研究结果:氟配位环境使Ce3+在300nm附近发射并有很低的猝灭浓度;阳离子缺陷发光中心可能形成于NaGdF4基质中并被Ce3+—Gd3+共同敏化;Ce3+的发光可以因Tb3+掺杂而增强,反过来Ce3+亦会使Tb3+的5D3/5D4发射强度比减小;Ce3+含量增加使Eu3+的5D2/5D1及5D2/5D0发射强度比减小,这与Ce3+的2F5/2→2F7/2跃迁和Eu3+的5D2→D1跃迁能级差匹配而产生共振能量传递有关。     

Ca_2SrAl_2O_6荧光粉中Ce~(3+)和Tb~(3+)的光谱性能研究及能量传递

采用高温固相法合成了用于紫外芯片(UVLED)激发的绿色荧光粉Ca2SrAl2O6:Ce3+,Tb3+。测量了其激发光谱和发射光谱,结果显示,材料的发射谱由峰值位于497,545,595和623nm的4组窄带组成,其中位于545nm的发射峰最强,样品能发射很好的绿光;监测545nm发射峰,得到的激发谱由位于320～400nm之间的激发带组成,能被UVLED很好地激发。研究了Ca2SrAl2O6荧光粉中Ce3+对Tb3+发光的敏化现象,发光的敏化作用缘于Ce3+和Tb3+之间的高效无辐射能量传递。共掺激活剂的最佳掺杂浓度为4mol%。     

Optical and EPR Properties of Mn- and Eu-Activated LaMgAl11O19 Phosphor

LaMgAl₁₁O₁₉ phosphor doped with Eu and Mn ions has been prepared by the urea combustion route. The as-prepared phosphor was studied using X-ray diffraction, electron paramagnetic resonance (EPR), diffuse reflectance and photoluminescence studies. The EPR spectra of LaMgAl₁₁O₁₉:Eu, Mn phosphor exhibit signals with the effective g values at g = 1.98, 4.29 and 7.23. The resonance signals at g = 1.98 and 4.29 were attributed to Mn²⁺ ions in tetrahedral and rhombic environment, respectively. The resonance signal at g = 7.23 was attributed to Eu²⁺ ions. The optical spectrum of this phosphor exhibits an intense band in the visible region and this band has been attributed to spin-allowed ⁵E_g → ⁵T_2g transition of Mn³⁺ ions. Upon excitation at 324 nm, the material displays emission in the blue, green and red spectral region.     

一种新型红色荧光粉CaAl12O19： Eu,Mn的制备及发光性能

固相法制备了碱土金属铝酸盐荧光粉CaAl₁₂O₁₉ : Eu,Mn,测试了样品的XRD及激发与发射光谱,对样品的结构及其发光性能进行了分析,并且考察了灼烧温度及Eu³⁺的浓度对样品发光性能的影响,对Eu³⁺的作用机理进行了探讨。 该荧光粉能被波长短于550 nm的蓝绿光以及紫外和近紫外光激发,其发射光谱峰值在590,615,645,657 nm,其中前两个为Eu³⁺的特征发射,后两个为Mn⁴⁺的²E-⁴ A₂跃迁发射。该荧光粉的最佳烧结温度与时间分别为1 550 ℃和4 h,Eu³⁺的最佳掺杂摩尔分数为0.11%左右。     

Mn2+∶BeAl2O4晶体的光谱特性

应用提拉法技术,采用BeO∶Al2O3∶MnO摩尔比为100∶99.85∶0.30的化学组分配比和二次化料过程,选用约60℃的固液界面温度梯度与1 mm/h生长速度等工艺参量,成功地生长出了Mn2 离子掺杂、无气泡、无云层和核心、尺寸约45 mm×80mm的粉红色Mn2 ∶BeAl2O4晶体。测定了不同部位晶体的激发光谱与荧光光谱。沿着晶体生长方向,晶体颜色逐步变深。在Mn2 ∶BeAl2O4荧光谱中观测到发光中心为543nm的荧光带,这归属于Mn2 的4T1(4G)→6A1(6S)能级跃迁所产生。在其激发光谱中观测到218nm的激发峰,这归属于电子从Mn2 基态到导带的电荷转移跃迁所致。从Mn2 离子的绿色发射情况可以推断Mn2 处于晶体中四面体场中,它取代晶体中Be2 离子的格位。从不同部位晶体的激发峰强度与颜色变化可以得到Mn2 在BeAl2O4晶体中的有效分凝系数小于1。     

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。     

PDP用发光材料的研究进展

目前,商用PDP三基色荧光粉主要为红色(Y,Gd)BO₃:Eu³⁺,绿色Zn₂SiO₄:Mn²⁺、BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺或(Gd, Y)BO₃:Tb³⁺,蓝色BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺。然而,以上3种荧光粉均存在发光效率低的问题;另外,(Y, Gd)BO₃:Eu³⁺的色纯度较差,Zn₂SiO₄:Mn²⁺和BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺的衰减时间较长,(Gd,Y)BO₃:Tb³⁺亮度不足,BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺的稳定性较差,这些因素在一定程度上制约了其发光和显示性能。本文总结了目前红、绿、蓝三种发光材料的真空紫外发光机理以及发光性能改进的研究进展,同时,对目前开发新型PDP用发光材料的研究也进行了介绍。     

温度对于掺杂在SrAl12O19中Pr3+4f5d发射的影响

测量了在真空紫外光激发下,SrAl12O19∶Pr3 在不同温度(308~483 K)时的发射光谱,同时观测到了电偶极禁戒的4f2→4f2和电偶极允许的4f5d→4f2跃迁。随温度升高,4f5d→4f2与1S0发射的相对强度逐渐增强。运用Pr3 4f2组态最高的能级—1S0能级和4f5d组态最低能级间的热平衡模型成功解释了SrAl12O19∶Pr3 发射光谱随温度变化的现象。     

Red Mn2+-luminescence in hexagonal aluminates

On UV excitation, a red luminescence band peaking at 690 nm is observed in Eu, Mn doped aluminate lattices containing large trivalent cations and high Mn²⁺-concentrations. The green Mn²⁺ luminescence band occuring at lower Mn²⁺ contents is quenched by the appearance of the red band. The excitation spectra of the red luminescence show that energy transfer takes place from the green Mn²⁺ centres which are located at tetrahedrally surrounded sites to the red emitting Mn²⁺ centres. The last-named are most probably Mn²⁺ ions surrounded octahedrally by oxygen ions. One of these oxygen ions is located at the crystallographic position normally occupied by the large trivalent cation. The dependence of the intensity of the red luminescence on the Mn²⁺ concentration in La-aluminate samples can be explained if it is assumed that the Mn²⁺ ions in tetrahedral sites (the green emitting ones) are all located near the oxygen ions at the large cation sites.     

Sr1-xBaxAl2O4：Eu2+ , Dy3+磷光体的 制备及其发光特性

采用高温固相法在1 350 ℃弱还原气氛下制备了Sr_1-xBa_xAl₂O₄ : Eu²⁺ ,Dy³⁺ (x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)长余辉材料,并对其微观结构和发光特性进行了分析。X射线衍射结果表明,当钡的掺杂摩尔分数x＜0.4时,样品晶体结构为SrAl₂O₄单斜晶系结构;当x≥0.4时,样品晶体结构为BaAl₂O₄六角晶系结构;而且随着钡对锶的取代,两种晶体结构的晶格常数都发生了一定程度的膨胀。光致发光测试结果表明,当x从0增大到1.0时,样品发射波长峰值也相应由515 nm逐渐蓝移到494 nm。通过热释光谱测试表明, SrAl₂O₄结构的样品的热释光峰所对应的温度比BaAl₂O₄ 结构的要高,且对应SrAl₂O₄结构的样品的余辉时间更长,初始亮度更高。