Ca9R(VO4)7 : Eu3+ 发光粉的发光特性

采用高温固相法制备了Eu³⁺离子激活的Ca₉R(VO₄)₇(R = Y, La, Gd)红色发光粉,并利用荧光光谱对发光粉的特性进行研究。激发光谱中,Ca₉Y(VO₄)₇ : Eu³⁺ , Ca₉La(VO₄)₇ : Eu³⁺和Ca₉Gd(VO₄)₇ : Eu³⁺都有两个宽的VO^3-₄激发带和Eu³⁺的特征激发峰。发射光谱中,在Ca₉Y(VO₄)₇ : Eu³⁺ 和Ca₉La(VO₄)₇ : Eu³⁺中的350~550 nm范围内出现VO^3-₄的发射带,而在Ca₉Gd(VO₄)₇ : Eu³⁺中却没有观察到VO^3-₄的发射。在这三种发光粉中,Ca₉Gd(VO₄)₇ : Eu³⁺的发光强度远远高于其它两种,这是由于Gd³⁺的存在有效地使能量通过Gd³⁺ →VO^3-₄ → Eu³⁺及Gd³⁺ → Eu³⁺的两种方式进行能量传递,从而提高了Eu³⁺发光效率。     

Eu掺杂SiO2纳米基质的发光特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了Eu掺杂的SiO₂干凝胶,分别用光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(IR)谱等分析手段对样品进行了表征,研究了SiO₂的基质中Eu³⁺、Eu²⁺的发光特性以及退火温度对发射光谱的影响,并对其发光机理进行了分析。结果表明,样品掺杂均匀,颗粒尺寸大约在50~80 nm,硼(B)离子进入SiO₂网格,成为了基质的一部分,改变了基质的网络结构。当采用258 nm激发样品时,随着退火温度的升高,红光发射强度先增强后减弱。对于经800 ℃退火处理的样品红光发射最强,出现了576 nm(⁵D₀ →⁷F₀),620 nm(⁵D₀ →⁷F₂),658 nm(⁵D₀ →⁷F₃)3条谱线,其中主峰位于 620 nm红光发射,对应于Eu³⁺离子的⁵D₀ →⁷F₂超灵敏跃迁,进一步说明B离子参与到基质中,形成了Si—O—B键,导致Eu³⁺离子所处配位环境的对称性降低,从而有利于Eu³⁺离子的特征发射;当采用271 nm激发样品时,随着退火温度的升高,蓝光发射强度先增强后减弱,经850 ℃退火的样品400~500 nm蓝光发射最强,归属于Eu²⁺的5d→4f的跃迁发射,证明在铝离子(Al³⁺)存在的情形下,在高温退火过程中Al³⁺部分取代Si⁴⁺形成AlO^-₄基团,掺杂Eu³⁺填补AlO^-₄基团附近的空位,增加了Eu³⁺周围的AlO^-₄四面体中氧原子的电子给予能力,使得Eu³⁺还原成Eu²⁺,从而得到了较强的蓝光发射。但是,当退火温度达到900 ℃时,由于稀土离子发生位置的迁移形成团簇红光和蓝光都明显地降低。     

纳米晶Gd2O3 ∶ Eu3+的制备与发光性质

利用共沉淀法制备了纳米晶Gd₂O₃ : Eu³⁺发光粉体。 在不同掺杂浓度、不同煅烧温度的系列样品中,均观测到Eu³⁺离子的特征发射。样品的晶相与发射性质的研究表明:所制备的样品经800~1 300 ℃热处理后,晶相为立方相,1 400 ℃时开始向单斜相转变。荧光强度与Eu³⁺离子掺杂浓度关系研究表明:在不同掺杂浓度中,Eu³⁺离子浓度为4%时其相对发射强度最强。在三个不同的煅烧温度中,经800 ℃煅烧的样品其发光效果最好。此外还观察到电荷转移激发态以及基质、Gd³⁺与Eu³⁺之间的能量传递。激发谱包含三部分,即电荷转移带、Eu³⁺的4f内壳层电子跃迁和Gd³⁺的激发谱。     

YTaO4 : Eu,Gd的合成及其发光

采用高温固相反应合成了Y_1-x-yEu_xGd_yTaO₄荧光体,经过XRD证明产物为纯相的M'型YTaO₄结构。通过对样品的光谱测试表明,TaO^3-₄将吸收的能量传递给Eu³⁺,起着一定的敏化作用。掺入少量Gd³⁺对YTaO₄ : Eu的发光有一定的增强作用。用147 nm的真空紫外光激发样品时,样品具有较强的荧光发射,其主发射峰位于612 nm,具有较好的色纯度。     

共沉淀法制备NaYF4 : Tm3+,Yb3+的上转换发光

通过共沉淀法制备Tm³⁺和Yb³⁺掺杂的NaYF₄上转换发光材料。其中Tm³⁺和Yb³⁺的摩尔分数分别为0.01%,0.1%。在室温下测试了NaYF₄ : Tm³⁺,Yb³⁺材料在300~1 100 nm的吸收光谱。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)测试了合成材料的物相结构和微观形貌。结果表明:NaYF₄ : Tm³⁺,Yb³⁺材料为六方相晶体,其颗粒大小约为50~60 nm,产物结晶良好,含有少量杂相。在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换发光光谱。观察到了蓝、绿色上转换发光。讨论了上转换发光的可能机理,蓝光主要来源于Tm³⁺的激发态¹G₄到基态³H₆的跃迁,绿光来源于Tm³⁺的¹D₂→³H₅跃迁。     

Eu2+激活的硅酸锶材料的发光特性

采用高温固相法制备了Sr₃SiO₅ : Eu²⁺黄色发光材料,研究了Eu²⁺浓度及共激活剂等对材料发光性能的影响。结果显示,随Eu²⁺浓度的增大,Sr₃SiO₅ : Eu²⁺材料发射强度先增强后减弱,即存在浓度猝灭效应,根据Dexter理论,其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用。掺入共激活剂Yb、Tm均能提高材料的发射强度。利用InGaN管芯分别激发Sr_2.98Eu_0.01Tm_0.01SiO₅和Sr_2.98Eu_0.01Yb_0.01SiO₅材料,获得了很好的白光发射。     

红色LiMBO3 : Re3+(Re=Eu,Sm) 发光材料的特性

采用固相法制备了红色LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Re³⁺(Re=Eu, Sm)发光材料,研究了材料的发光性能。研究发现LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Eu³⁺材料呈现多峰发射,最强发射分别位于610,615,613 nm处,分别监测这三个最强峰,所得激发光谱峰值位于369,400,470 nm。LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Sm³⁺材料也呈多峰发射,分别对应Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_5/2、⁴G_5/2→⁶H_7/2和⁴G_5/2→⁶H_9/2跃迁发射;分别监测602,599,597 nm三个最强发射峰,所得激发光谱峰值位于374,405 nm。研究了激活剂浓度对材料发射强度的影响,结果随激活剂浓度的增大,发射强度先增强后减弱,即,存在浓度猝灭效应。实验表明,加入电荷补偿剂Li⁺、Na⁺或K⁺均可提高LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Re³⁺(Re=Eu, Sm)材料的发射强度。     

LiMBO3 : Dy3+材料的发光特性

采用固相法制备了LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料,并研究了材料的发光特性。LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料的发射光谱均呈多峰发射,对应于Ca,Sr,Ba,其主发射峰分别是Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2(484,486,486 nm),⁶H_13/2(577,578,578 nm)和⁶H_11/2(668,668,666 nm)跃迁。监测黄色发射峰时,所得激发光 谱峰值位置相同,主激发峰分别为331,368, 397,433,462,478 nm,对应Dy³⁺的⁶H_15/2→ ⁴D_7/2,⁶P_7/2,⁶M_21/2,⁴G_11/2,⁴I_15/2和⁶F_9/2跃迁。研究了敏化剂Ce³⁺及电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺对LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料发光强度的影响。结果显示:加入敏化剂Ce³⁺提高了材料的发光强度,发光强度最大处对应的Ce³⁺浓度为3%;加入电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺后,材料的发光强度也得到了明显提高,但发光强度最大处对应的Li⁺、Na⁺和K⁺浓度不同,依次为4%、4%和3%。     

长余辉材料SrAl2O4 ∶ Eu,Dy中Eu的 价态变化及对发光性能的影响

采用高温固相法,先在空气气氛下制备了SrAl₂O₄ ∶ Eu,Dy,后对其进行还原→氧化→还原处理。X射线衍射结果表明,经过还原→氧化→还原处理后样品的晶体结构没有改变。样品的发射光谱测试表明,在高温空气气氛下有少量的Eu³⁺还原成Eu²⁺。Eu³⁺和Eu²⁺有不同的发光特性,Eu³⁺产生的是线状特征光谱,发射峰值在592,616 nm。Eu²⁺产生的是带状光谱,带的中心位置在513 nm。经过还原处理的样品和经过氧化处理的样品相比,Eu²⁺的浓度得到显著提高,而Eu³⁺的浓度则急剧下降。对Eu²⁺的氧化、Eu³⁺的还原的机理进行了细致地讨论。另外,样品的热释光谱测试表明,经过氧化气氛处理和经过还原气氛处理过的样品的热释光峰值有很大的变化,但陷阱能级深度基本不变,在0.65 eV左右。这表明,对长余辉材料SrAl₂O₄ ∶ Eu,Dy进行还原→氧化→还原处理,Eu离子价态和发光强度会产生变化,并不影响其中Dy离子的陷阱能级。     

高性能Sr2-xBaxSiO4 : Eu2+ 荧光材料的合成及发光

研究了Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 荧光材料作为白光LED发光体的可行性和应用特性。采用高温固相法制备了Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 材料系列样品,对样品的成分配比、阴离子掺杂、合成温度和时间进行了系统实验,利用XRD、SEM、光谱测试及封装测试等手段对样品的组成、结构、形貌特征及应用性能进行了表征。研究表明Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 荧光材料具有激发范围宽(300~500 nm)、发射范围宽(500~600 nm)的特点。通过控制碱土金属的比例可以精确控制材料的发射波长,在Ba掺杂范围0≤x<0.5内可以获得550~560 nm的发射,与YAG材料相比在光谱上增加了红色成分。通过引入恰当助熔成分进行阴离子掺杂,精确控制烧结工艺等手段极大提高了550~560 nm发射的发光强度和光转换效率。封装应用和测试证明,本研究优化制备的高性能Sr_2-xBa_xSiO₄ ∶ Eu²⁺ 荧光材料的光转换效率普遍可达到YAG材料的95％,在显色指数、色温和色纯度方面也优于或相当于YAG材料,并且具有较好的芯片适应性和较多的红色成分,是较为理想的应用于白光LED的荧光材料,特别适合于暖白光LED的制备。     

SrB4 O7 : Eu磷光粉的制备及其发光性能

采用高温固相法合成了SrB₄O₇ : Eu荧光粉,并研究了不同原料、掺杂浓度、煅烧温度等因素对其发光性能的影响。发射光谱测试结果表明:SrB₄O₇ : Eu荧光粉的最佳Eu掺杂浓度为2%左右,进一步增大掺杂浓度会导致浓度猝灭。煅烧温度对基质组成影响较大,随着温度的升高,基质中BO₄四面体所占比例增大,有利于Eu³⁺离子的还原。以水合硼酸锶为原料制得样品的发光强度高于以SrCO₃和H₃BO₃为原料制得样品的发光强度。     

LED用红色发光材料 Li3Ba2Ln3-xEux(MoO4)8的制备及性能

采用溶胶-凝胶法合成了发光二极管(LED)用的系列红色荧光粉Li₃Ba₂Ln_3-xEu_x(MoO₄)₈ (Ln=La, Gd, Y)。利用差热-热重(TG-DTA)分析和粉末X 射线衍射(XRD)测定了其最佳合成温度和不同温度下所得样品的结构,发现所有样品均具有单斜结构;采用荧光光谱对所得荧光粉发光性能进行了表征,发现在相同条件下所得样品的发光强度顺序为:Li₃Ba₂Y_2.8Eu_0.2(MoO₄)₈＞Li₃Ba₂Gd_2.8Eu_0.2(MoO₄)₈＞Li₃Ba₂La_2.8Eu_0.2-(MoO₄)₈。它们在395 nm和465 nm的激发光源激发时均有强的吸收,与LED芯片发射波长相匹配。同时分析了柠檬酸及分散剂聚乙二醇(PEG-10000)的用量、Eu³⁺离子的浓度以及焙烧温度等因素对荧光粉发光性能的影响。     

BaMgAl10O17 : Eu2+发射光谱的谱峰形状

BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu²⁺(BAM)是三基色荧光灯和等离子显示用荧光粉中的蓝色组分。用晶格弛豫和多声子跃迁理论研究了BAM发射光谱的谱峰分布。结果表明可以用三个高斯函数很好地拟合BAM的宽带发射。BAM的宽带发射可能由分布在BaMgAl₁₀O₁₇晶格中三个不同位置的Eu²⁺的能级跃迁构成。三个Eu的发光中心分别是Beevers-Ross位和anti-Beevers-Ross 位,第三个Eu²⁺的发光中心可能是位于尖晶石基块中的mid-oxygen(m_o)位。     

NaYF4∶Eu3+, Tm3+, Yb3+材料中Stokes和反Stokes发光研究

合成了Eu3+,Tm3+和Yb3+掺杂的NaYF₄材料。360 nm光激发呈蓝色发光,峰值位于452 nm,对应Tm3+的1D₂→3F₄跃迁;395 nm光激发呈橙色发光,峰值位于591 nm,对应Eu3+的5D₀→7F₁跃迁;409 nm光激发呈红色发光,峰值位于613 nm,对应Eu3+的5D₀→7F₂跃迁;980 nm光激发呈蓝色和红色发光,发光峰位于474和646 nm。蓝光来源Tm3+的1G₄ →3H₆跃迁,红光来源Tm3+的1G₄→3F₄跃迁。在双对数曲线中,蓝光474 nm和红光646 nm的斜率分别为2.1和2.4,在980 nm光激发下,蓝光和红光发射都是双光子过程。还研究了材料的吸收光谱,并利用X射线衍射,扫描电镜测试了材料的物相结构和微观形貌。结果表明：NaYF₄∶Eu3+, Tm3+, Yb3+材料具有较规则的六方相结构,结晶良好。     

纳米CaO ∶ Eu3+的制备及发光性质

利用共沉淀法制备了纳米CaO : Eu³⁺发光粉体。并对不同掺杂浓度和不同煅烧温度下所制备的CaO : Eu³⁺粉体进行室温发光性质的研究。在室温下观测到CaO : Eu³⁺样品具有较强的Eu³⁺离子特征发射。通过对不同煅烧温度下样品发射谱的对比,发现样品在591 nm和610 nm处的发射峰积分强度比随着煅烧温度的升高而降低,说明在不同的煅烧温度下,Eu³⁺占据了两种不同的格位。对样品强发射峰进行监测,可观测到样品中的O^2-和Eu³⁺离子之间形成的电荷迁移态。通过对比不同掺杂浓度下Eu³⁺离子发射光谱,发现将Eu³⁺掺杂到CaO基质中的适宜浓度为4%。     

壳聚糖/LaF3 ∶ Eu3+纳米复合粒子的简易合成及发光特性

在水溶液中采用化学共沉淀法制备了壳聚糖/LaF₃ ∶ Eu³⁺纳米复合粒子。通过透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD),傅立叶变换近红外(FT-IR)光谱对样品进行了表征。结果表明:所得纳米复合粒子大小在 20 nm左右,粒径均匀,表面包覆的壳聚糖使其易溶于水,并具备了与生物蛋白偶联的多个基团。测量了该纳米复合粒子的激发光谱与发射光谱,详细说明了各发光峰对应能级的跃迁及其发光机理,分析了不同掺杂浓度对其相对发光强度的影响。结果表明:当 Eu³⁺离子掺杂摩尔分数为 10%时,样品的相对发光强度达到最大值。最后介绍了壳聚糖/LaF₃ ∶ Eu³⁺纳米复合粒子与荧光蛋白 FITC偶联的方法,以表明其在生物学中潜在的应用价值。     

Tm3+和 Yb3+共掺杂PGETYA玻璃的直接敏化上转换发光

制备了一种稀土离子掺杂的PGETYA氟氧玻璃材料,它不仅具有较高的上转换发光效率,而且还避免了氟化物基质的缺点。其组分为58.52PbF₂-34.43GeO₂-3Al₂O₃ -0.05Tm₂O₃-4Yb₂O₃,以共掺杂Tm³⁺和Yb³⁺离子为上转换研究的对象。测量了该玻璃系统在980 nm LD激发下的上转换发光光谱,观察到很强的476 nm的蓝色荧光,它来源于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆跃迁。同时,还有两个较弱的红色荧光来源于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₄和³F₃→³H₆跃迁。对上转换发光强度与泵浦电流关系曲线的拟合结果表明:此材料的蓝色上转换为三光子过程,红色上转换为双光子过程。     

水热法合成纳米晶NaYF4 : Er3+,Tm3+,Yb3+ 的上转换发光特性

以EDTA为络合剂,用水热法合成了Er³⁺,Tm³⁺和Yb³⁺共掺杂的NaYF₄纳米晶。XRD和TEM的结果表明:粒径约为30 nm,属于六方晶系。在980 nm半导体激光器激发下,研究了不同Er³⁺离子掺杂浓度对Tm³⁺和Er³⁺离子上转换发光性能的影响,光强与泵浦功率的双对数曲线表明,474,525,539,650 nm的发射均属于双光子过程,408 nm的发射属于三光子过程。讨论了样品的协作敏化和声子辅助共振能量传递的上转换发光机制。     

白光LED用Ba3SiO4Cl2∶Eu2+材料的光谱特性

采用高温固相法合成了Ba₃SiO₄Cl₂∶Eu2+蓝绿色荧光粉,并测量了材料的光谱特性等。研究结果显示,在365 nm近紫外光激发下,Ba₃SiO₄Cl₂∶Eu2+材料呈双峰宽带发射,主发射峰分别为445和510 nm;分别监测这两个发射峰,所得激发光谱覆盖范围为250～450 nm,主激发峰分别为350和400 nm,但光谱分布不同,说明两发射峰来源于不同的Eu2+发光中心。研究了Eu2+掺杂浓度对材料光谱性能的影响,发现随Eu2+掺杂量的增大,445 nm发射峰的强度增加,而510 nm发射峰的强度减弱。采用去离子水清洗Ba₃SiO₄Cl₂∶Eu2+材料后,445 nm发射峰消失,只保留了510 nm发射峰,且发射峰的强度明显减弱。     

Y0.795-xGdxYb0.2Tm0.005F3纳米晶合成及 Tm3+和Gd3+的上转换发光

利用水热法合成了氟化物Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃ (x=0.0,0.1,0.2,0.5,0.8)纳米晶。研究了退火后系列样品的上转换发光性质以及激发态辐射跃迁寿命。在980 nm激发下,Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃纳米微晶样品中观察到了Tm³⁺的蓝光上转换发射及紫色、紫外发射增强现象,同时还观察到Gd³⁺的⁶D_9/2、⁶I_J、⁶P_5/2及⁶P_7/2到基态⁸S_7/2的发射。实验结果表明:样品半个波长量级的颗粒尺寸是Tm³⁺紫外上转换增强以及Tm³⁺到Gd³⁺发生有效能量传递的重要因素。