Simultaneous excitation of Ce and Eu ions in Tb3Al5O12

Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (YAG:Ce) and Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (TAG:Ce) both show the typical Ce³⁺ ion luminescence of the allowed Ce³⁺ d–f transition. Eu³⁺ codoping, however, reveals different results for both matrices: in YAG:Ce,Eu, only the luminescence of the Ce³⁺ ion occurs by excitation within the Ce³⁺ absorption bands. Here, the Eu³⁺ luminescence cannot be sensitized by the Ce³⁺ ion. But in TAG:Ce,Eu, both Ce³⁺ and Eu³⁺ luminescence are measured at several excitation wavelengths: an excitation within the Tb-sublattice results in both Ce³⁺ and Eu³⁺ luminescence, which is not surprising as an energy transfer from Tb³⁺ to Ce³⁺ and Eu³⁺ is well known in literature. In addition, an excitation in the lowest 5d level of Ce³⁺ delivers Eu³⁺ luminescence at room temperature. This means that the Ce³⁺ ion can be used as a sensitizer in the TAG lattice that transfers its energy via the Tb sublattice to the activator Eu³⁺.     

Ba9Y2(SiO4)6: Ce3+,Mn2+荧光粉的发光特性及能量传递

利用高温固相法制备了Ba₉Y₂(SiO₄)₆:Ce³⁺,Mn²⁺(BYS:Ce³⁺,Mn²⁺)荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)谱、激发和发射光谱及荧光寿命的测试对材料的结构、发光特性和能量传递进行了研究。在327 nm激发下,BYS:Ce³⁺,Mn²⁺发射光谱中包含2个发射峰,分别为位于407 nm的Ce³⁺的蓝紫光发射和位于597 nm的Mn²⁺的红光发射。在该体系中,发现了Ce³⁺向Mn²⁺的有效能量传递,使得Mn²⁺在597 nm处的红光发射显著提高,当x(Mn²⁺)=0.25时,BYS:Ce³⁺,xMn²⁺的能量传递效率可达39%。实验表明,该荧光粉可为紫外基白光LED提供良好的红光光源。     

Ce3+, Mn2+共掺的Ca4Y6 (SiO4)6F2的发光性质和能量传递

采用高温固相法制备了Ca_4-xY_5.95 (SiO₄)₆F₂:0.05Ce³⁺, _xMn^{2 +}系列荧光粉,并对其发光性质以及Ce³⁺, Mn^{2 +}在Ca₄Y₆ (SiO₄)₆F₂ (CYSF)基质中的能量传递过程进行了研究.相结构研究表明: CYSF属于一种基于磷灰石结构的类质同象化合物.CYSF: 0.05Ce³⁺, _xMn²⁺荧光粉在200–373 nm为宽带激发光谱,Ce³⁺和Mn²⁺在408 nm和602 nm的发射峰分别由Ce³⁺的5d→4f的跃迁和Mn²⁺的⁴T₁ (⁴G)→ ⁶A₁ (⁶S)的跃迁产生.光谱重叠现象以及荧光寿命测试结果证明了Ce³⁺对Mn²⁺具有敏化作用,能级结构分析进一步证实该体系中存在Ce³⁺→Mn²⁺的能量传递过程,可有效地将Ce³⁺的蓝光转换为红橙光. 关键词： 磷灰石 发光性质 能量传递     

Eu3+激活K2CaP2O7荧光粉的制备和发光性质

采用高温固相法制备了系列不同浓度Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇红色荧光粉。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱和荧光寿命曲线等手段对荧光粉的物相结构、形貌以及发光性质进行了研究。结果表明所制备的荧光粉均属于单斜结构,Eu³⁺离子掺杂没有引起晶体结构明显变化,荧光粉形貌不规则,颗粒为微米量级且部分发生团聚。在393 nm紫外光激发下,荧光粉显示出红光发射,最强发射峰位于613 nm。Eu³⁺离子掺杂浓度对发光强度有显著影响,最佳掺杂摩尔分数为0.08,由此计算能量传递临界距离为1.61 nm。荧光寿命受掺杂浓度影响较小,当Eu³⁺掺杂摩尔分数为0.005~0.10时,荧光寿命在2.45~2.58 ms范围内。变温发射光谱显示,测试温度为150℃时,荧光粉的发光强度为室温的73%。研究表明,Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇是性能较好的红色荧光粉。     

Conversion of VUV to UV and visible in K5Li2LnF10 containing rare-earth from cerium group (Ln=La, Ce, Pr, Nd)

The potential of single crystals K₅Li₂LnF₁₀, for applications as VUV excited phosphors has been examined. The crystals were doped with lanthanide ions (Ce³⁺–Nd³⁺) with concentrations up to 100 at%. The self-quenching of luminescence is strongly reduced in this material. Luminescence spectra in the 50,000–10,000 cm⁻¹ range and excitation spectra in the 40,000–250,000 cm⁻¹ spectral range have been recorded at room and low temperature. Intense visible emission has been observed for Nd³⁺ and Pr³⁺. For the Pr³⁺ ions strong the ¹S₀–¹I₆ transition has been recorded only for concentrated crystals. Efficient conversion of VUV excitation to UV–VIS emission was observed in crystals doped with 3 and 100 at% of cerium. In both cerium-activated crystals the lifetimes of f–d transitions were equal to 32 ns.     

钇镓石榴石中Tb3+到Ce3+的无辐射能量传递特征

在Y₃Ga₅O₁₂石榴石中,室温下采用紫外激光选择激发光谱研究了能量从Tb³⁺的⁵D₃和⁵D₄能级无辐射传递给Ce³⁺的²D_3/2能级。实验结果符合Frster-IH直接无辐射传递理论。⁵D₃(Tb³⁺)→²D_3/2(Ce³⁺)能量传递是电偶-偶极子相互作用机理,其平均临界传递距离为R₀=16.3?,而⁵D₄(Tb³⁺)→²D_3/2能量传递是起主导作用的电偶-偶极子相互作用,其平均临界传递距离为11.2?。在⁵D₄的传递过程中,电偶-四极子相互作用也应予以考虑。 关键词：     

真空紫外光激发下Ce3+、Tb3+激活的BaCa2(BO3)2的发光性质

利用XRD、VUV及UV光谱等方法对Ce³⁺、Tb³⁺离子掺杂以及Ce³⁺、Tb³⁺离子共掺的3种BaCa₂(BO₃)₂荧光粉的相纯度、发光性质、浓度猝灭现象进行研究。结果表明:3种荧光粉在VUV波段有较好的吸收,基质吸收带位于140～190 nm范围。Ce³⁺在BaCa₂(BO₃)₂的最低4f5d跃迁带位置在360 nm附近,其5d→²F_J(J=5/2, 7/2)发射峰分别位于393,424 nm。Tb³⁺掺杂的样品在172 nm激发下的发射光谱由4个窄带组成,分别对应⁵D₄→⁷F_J(J=3,4,5,6)的跃迁,其中占主导位置的是⁵D₄→⁷F₅的跃迁,大约位于543 nm处,主要为绿光发射。在Ce³⁺,Tb³⁺离子共掺杂的BaCa₂(BO₃)₂光谱中,观察到Ce³⁺-Tb³⁺离子间有能量传递。     

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.     

Luminescent properties of Ce in MSO4 (M: Ca, Sr and Ba) and the effect of Na co-doping

The optical properties of Ce³⁺ in CaSO₄, SrSO₄ and BaSO₄ are reported. The Ce³⁺ ion shows 4f⁰5d¹→²F_5/2,²F_7/2 luminescence in all three sulphates. Co-doping with Na⁺ does not change the local surrounding of the Ce³⁺ ion, but enhances the amount of Ce³⁺ ions built in. Under optical excitation, besides the typical Ce³⁺ doublet emission in the ultraviolet spectral region, band emission around 445 nm was observed. This band emission was not assigned to emission from a Ce³⁺ centre, but to emission from an impurity-trapped exciton. Under X-ray excitation, both Ce³⁺ emission and an emission band around 380 nm was observed. This band was assigned to emission from a self-trapped exciton.     

LiMAlF6(M=Ca,Sr)基质中Ce3+、Eu3+、Tb3+的光谱研究

合成了Ce³⁺、Eu³⁺、Tb³⁺激活的LiMAlF₆(M=Ca,Sr)磷光体,研究了它们的光谱特性.观察到稀土离子在LiCaAlF₆和LiSrAlF₆中的光谱十分相似.这与它们所处的晶场环境相同有关.发现Ce³⁺在此基质中有较弱的330nm发射,这一Ce³⁺的发光中心可用于作为材料质量的评价.     

稀土离子(Eu3+,Tb3+,Ce3+)掺杂ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃的制备与发光性能

采用凝胶法分别制备出4.5ZnO-5.5Al₂O₃-90SiO₂(ZAS)以及ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 透明微晶玻璃。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,研究了稀土离子掺杂浓度对ZAS微晶玻璃的结构和发光性能的影响。XRD结果表明,ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃包含ZnAl₂O₄晶相和SiO₂非晶相,ZnAl₂O₄平均晶粒尺寸约为30 nm,稀土离子的掺杂没有显著改变原来的ZnAl₂O₄晶体结构。TEM结果表明,900 ℃时ZnAl₂O₄从ZAS体系中析出。PL光谱显示,Eu³⁺ 存在 ⁵D₀→⁷F₂跃迁,ZAS[DK]:Eu³⁺在611 nm 处发出强烈的红色光;由于Tb³⁺ 的⁵D₄→⁷F₅ 跃迁,ZAS[DK]:Tb³⁺在541 nm 处发出明亮的绿色光;ZAS[DK]:Ce³⁺ 在381 nm处显示了蓝光发射,对应于Ce³⁺ 的5d→4f 轨道跃迁。ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu, Tb, Ce)的PL发射光谱存在着浓度猝灭现象,Eu³⁺、Tb³⁺ 和Ce³⁺的最佳单掺杂摩尔分数分别为20%、20%和3%。CIE色度图表明,ZAS[DK]: RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)的色坐标分别位于红光、绿光和蓝光区域。实验结果表明,ZAS:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 微晶玻璃是一种良好的可用于全色显示的白光LED材料。     

Determination of Ce/Ce in electron-beam-damaged CeO2 by electron energy-loss spectroscopy

We followed the reduction of Ce⁴⁺ in CeO₂ by observing changes in the shape of the Ce M_4,5 edge by parallel electron energy-loss spectroscopy with a transmission electron microscope. The energy-loss near-edge structure of the beam-damaged CeO₂ exhibits Ce M_4,5 and O K-edge shapes that are consistent with reduction to a Ce³⁺ oxide. During the damage process the spectrum of CeO₂ changes as follows: (a) decreases in energies of the M₅ and M₄ maxima; (b) changes in shape of the near-edge structure; (c) inversion of the M₅ to M₄ branching ratio; and (d) increase in the M₅ to M₄ area ratio. We simulated M_4,5 edges of damaged CeO₂ with a linear combination of Ce⁴⁺ and Ce³⁺ spectra and observed no intermediate oxidation states.     

Ce3+,Tb3+共掺BaYF5微晶玻璃的光学特性

采用高温熔融法制备了一种新型的Ce3 +/Tb3+共掺BaYF5微晶玻璃.测试了微晶玻璃的X射线衍射图(XRD)谱、激发光普和发射光谱.研究发现:660℃热处理2h后的玻璃基质中析出BaYF5纳米晶相,根据XRD结果用Scherrer公式计算得到晶粒大小约为27 nm;在近紫外光(338 nm)激发下,观察到BaYF5...     

Photoluminescence and photostimulated luminescence in the X-ray storage phosphor BaBr2 doped with cerium

In orthorhombic BaBr₂ : Ce³⁺ two kinds of luminescence bands at room temperature have been attributed to charge-compensated Ce³⁺ centres. One type was associated with potassium (or some other monovalent cation) on a neighbouring Ba site and another one associated with an unidentified defect. A third kind of emission, observed only as low temperature photoluminescence (PL), is ascribed to isolated Ce³⁺ ions. The charge-compensated Ce³⁺ complexes are active both in PL and photostimulated luminescence (PSL) following X-ray irradiation. The PSL is nearly as efficient as in the case of the commercially used X-ray storage phosphor BaFBr:Eu²⁺. The X-ray induced electrons are trapped in F-type centres whose band position is characteristic for the nearby Ce complex. As shown by the fingerprint character of the PSL itself, the hole partner in the recombination is also associated or identical with the same Ce complex.     

共掺杂Ce~(3+)调控β-NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)纳米晶体的上转换荧光发射

在980 nm近红外光激发下,通过共掺杂Ce~(3+)离子调控六方相NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)纳米晶体的上转换荧光发射.实验结果表明,当掺杂Ce~(3+)离子浓度从0增加到12.0%时,Ho~(3+)离子的上转换荧光发射实现了由绿光向红光的转变,其红绿比提高了近24倍.根据Ho~(3+)离子的能级结构发现,Ho~(3+)离子的红光发射源自~5F_5能级到5I8能级的辐射跃迁,因此要增强红光发射,必须提高该能级粒子数布居.Ho~(3+)与Ce~(3+)离子之间相近的能级差促使它们之间产生了共振交叉弛豫,从而有效地提高了Ho~(3+)离子~5F_5能级的粒子数布居,增强了红光发射.同时对Ho~(3+)离子的上转换调控机理进行讨论,并借助不同的激发策略,进一步证实了Ho~(3+)与Ce~(3+)离子之间相互作用的发生.     

铈铕共掺高钆氧化物玻璃的发光性能及能量传递效应

在还原气氛下, 采用高温熔融法制备了Eu²⁺/Ce³⁺共掺的高钆氧化物玻璃. 荧光性能测试显示, Ce³⁺能够有效地敏化Eu²⁺的发光, 使Eu²⁺的发光强度增强了2.3倍; 测试对比了Ce³⁺ 发光的荧光寿命随Eu²⁺的掺入前后的变化情况, 计算得出Ce³⁺→Eu²⁺ 的能量传递效率可达61.5%, 并进一步探讨了其能量传递机理. 研究表明: 在高钆氧化物玻璃中, 采用Eu²⁺ 和Ce³⁺ 共掺的方法可有效地增强Eu²⁺ 的发光性能和闪烁性能. 关键词： 发光玻璃 能量传递 荧光寿命     

Ce3+/Tb3+/Sm3+共掺CaO-B2O3-SiO2玻璃的光学性能调控

采用高温熔融法制备了Ce³⁺/Tb³⁺/Sm³⁺掺杂的CaO-B₂O₃-SiO₂（CBS）发光玻璃。通过傅利叶红外光谱仪、荧光光谱仪表征了该系列发光玻璃的微观结构和发光性质,并对Ce³⁺到Tb³⁺、Ce³⁺到Sm³⁺之间的能量传递机制进行了研究。结果表明,在339,378,407 nm激发下,单掺Ce³⁺、Tb³⁺和Sm³⁺的CBS玻璃分别发射紫蓝光、绿光和红光,恰好符合混合合成白光的条件。Ce³⁺/Tb³⁺和Ce³⁺/Sm³⁺双掺CBS玻璃的发射光谱以及Ce³⁺衰减寿命的变化证实了Ce³⁺→Tb³⁺和Ce³⁺→Sm³⁺之间存在能量传递,随Tb³⁺和Sm³⁺浓度增加,Ce³⁺的寿命减小,且传递效率由5.4%和5.7%分别增加至24.0%和27.1%。调节3种稀土离子的掺杂浓度并选择合适的激发波长,实现了发光颜色可调,并最终获得白光发射。     

Ce3+和Mn2+掺杂的Ba9(Y2-xScx)(SiO4)6光谱特性和温度特性研究

采用高温固相法制备了Ba₉(Y_2-xSc_x)(SiO₄)₆:Ce³⁺,Mn²⁺(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)样品。在该体系中,当Sc³⁺含量从x=0逐渐增加至x=2时,Ce³⁺的蓝光发射强度提高了1.7倍;同时,Mn²⁺的红光发射强度提高了1.9倍,显示了优良的红光特性。样品的发射光谱和漫反射光谱表明,Ce³⁺、Mn²⁺发射强度的增加与Ce³⁺吸收能力和Ce³⁺向Mn²⁺能量传递的提升有直接关系。研究了样品Ba₉Sc₂(SiO₄)₆:Ce³⁺,Mn²⁺的热稳定性。随着温度的升高,Mn²⁺的红光发射呈现先升后降的态势。当温度从室温升至488 K时,Mn²⁺发射强度仅下降至室温时的84%,表现出优良的热稳定性。高亮的红光发射和优良的热稳定性表明该荧光材料可为紫外基白光LED提供良好的红色光源。     

Ba5SiO4Cl6: Yb3+, Er3+, Li+荧光粉的制备及上转换发光性质研究

本文采用高温固相反应法制备了Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺, Li⁺ 荧光粉, 并对其上转换发光性质及其发光机理进行了研究. 在980 nm 激光的激发下, Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 荧光粉呈现较强的红色(662 nm) 和较弱的绿色(550 nm) 的上转换发光, 红色和绿色的上转换发光分别对应于Er³⁺ 离子的⁴S_3/2/²H_11/2→⁴I_15/2 和⁴F_9/2→⁴I_15/2 跃迁, 且随着掺杂的Er³⁺ 和Yb³⁺ 离子浓度增加, 样品的上转换发光强度增加, 这是因为Yb³⁺ 离子和Er³⁺ 离子之间的能量传递效率增加引起的. 在0.5—0.8 W 功率激发下,样品属于双光子发射, 而在0.9—1.2 W 功率激发下样品具有新的上转换发光机理——光子雪崩效应. 探讨了Li⁺ 掺杂对Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 样品的上转换发光性质的影响, Li⁺ 离子的掺杂引起Ba₅SiO₄Cl₆:Yb³⁺, Er³⁺ 上转换发光强度增加, 这是由于Li⁺ 离子的掺入降低了晶体场的对称性引起的.     

稀土离子Ce,Tb掺杂硼磷酸锶荧光粉的发光性质

采用高温固相法合成了2SrO·0.25B₂O₃·0.75P₂O₅:RE³⁺(RE=Ce,Tb)荧光粉。研究了其中Ce³⁺,Tb³⁺的光谱性质,Ce³⁺和Tb³⁺共掺杂时的能量传递效率,以及Ce³⁺和Tb³⁺的动力学过程。发现在共掺杂的样品中,Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅绿色发射比Tb³⁺单掺杂样品中的绿色发射有显著的提高。当Tb³⁺的含量从1%增加到8%时,Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递效率逐渐增加至70%。通过动力学研究,在Ce³⁺和Tb³⁺共掺杂的样品中,提高Tb³⁺的浓度,Ce³⁺的寿命减小。此外,Ce³⁺离子寿命的倒数与Tb³⁺的浓度之间很好地符合线性函数关系,经过拟合Ce³⁺离子的电子跃迁速率和Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递速率分别为5.1×10^-2和1.34ns^-1·mol^-1。Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁的衰减曲线很好地遵守指数式衰减,并且随着Ce³⁺的掺杂浓度提高,Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅寿命增加。结果表明在共掺杂的2SrO·0.25B₂O₃·0.75P₂O₅材料中存在Ce³⁺到Tb³⁺的有效能量传递,这种材料在541nm处有着较强的绿光发射,所以将在发光以及显示领域有潜在的应用前景。