通过Pr3+掺杂SrZnOS实现应力发光颜色调控及其应力发光机理

采用高温固相法成功制备出新型Sr_(1-2x)Pr_xLi_xZnOS应力发光材料。通过XRD、扫描电镜、漫反射、光致发光、荧光衰减、应力发光和热释光等测试详细研究了晶体结构、形貌、光致和力致发光性能及其发光机理。在298 nm激发下,Sr_(1-2x)Pr_xLi_xZnOS的发光位于522 nm和674 nm,分别来自于Pr~(3+)离子从激发态~3P_0到~3H_5、~3F_2的跃迁。随着Pr~(3+)浓度增加,发光强度先增加后减小,在x=0.015时发光最强,且衰减时间从17.79μs减短到5.93μs。在载荷为5 000 N激发下可以获得Pr~(3+)离子的522 nm和674 nm的应力发光发射带。位于522 nm和674 nm的两个发射带的相对强度I_G/I_R随着掺杂浓度的增加呈线性减小,且在色坐标图(CIE)和实物应力发光照片中均能观测到应力发光的颜色从黄绿光到橙黄光的转变。该材料的研究将为应力发光领域提供调控颜色的新思路,在压力显示成像和应力传感领域具有潜在的应用价值。     

YPO4：Pr^3＋发光的浓度和温度特性

选择激发YPO4：Pr^3 中^Pr^3离子的^3Po级级,测量了系列浓度样品不同温度下的发射光谱及^3Po与^1D2能级的发光衰减曲线,讨论了613．2nm发射光谱线的来源问题,确认是Pr^3 离子的^1D2Г3）→^3H4(Г5）的发射。研究了Pr^3 离子^3P0与^D2能级不同的浓度猝灭关系,并用静态模型对^D2衰减曲线进行了拟合,结果显示^1D2能级发光发生浓度猝来的原因主要是相邻中心的偶极－四极相互作用引起的交叉弛豫。     

SrB4O7：Pr^3 中Pr^3 的发光性质

本研究报道Pr^3 在SrB4O7中的发光性质,在SrB4O7中Pr^3 离子的4f5d能态高^1S0能级,因此,在207nm UV光激发下,Pr^3 能够把所吸收的一个高能量的UV光子转换为两个可见光子的发射(光子倍增);在此氧化物基质中的光子倍增主要是由于田离子处于弱的晶体场格位之中;由于与稀土弱联结相关的声于振动频串低(hωmax-1200cm^-1),因此还能观察到从^3P0能级向低能级的跃迁．第一个光子的发射由1^S0→1^G4(313nm),^1S0→^1D2(338nm)和^1S0→^1I6(405nm)的辐射跃迁组成;第二个光子的发射由^3P0和^1D2能级向低能级的辐射跃迁组成[^3P0→(^3HJ,^3FJ)和^1D2→（^3H4,^3H5)].     

水热法合成GdInO3:Yb3+/Ho3+荧光粉及其上转换发光性能

采用水热过程与进一步热处理的方法合成了六方相GdInO_3∶Yb~(3+)/Ho~(3+)荧光粉。采用X射线粉末衍射(PXRD)对晶体结构和相纯度进行了检测,结构精修结果表明,获得的样品为纯的六方相GdInO_3∶Yb~(3+)/Ho~(3+)荧光粉。用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合成材料的形貌进行了表征。在980 nm激光激发下,观察到Ho~(3+)离子的539 nm绿光发射(~5S_2/~5F_4→~5I_8)和665 nm红光发射(~5F_5→~5I_8)。此外,还发现通过改变Ho~(3+)浓度得到了从绿光到黄光的可调发光特性。可调发光是由交叉弛豫(~5F_4/~5S_2+~5I_7→~5F_5+~5I_6)过程引起的。GdInO_3∶Yb~(3+)/Ho~(3+)是一种很好的上转换材料,可用于照明和显示领域。     

Tb~(3+)和Ce~(3+)在Sr_7Zr(PO_4)_6基质中能量传递及发光特性研究

用高温固相法制备了Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+)、Sr_7Zr(PO_4)_6∶Ce~(3+)及Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+),Ce~(3+)一系列荧光粉,并通过X射线衍射仪及荧光光谱仪分析了其结构和发光性质。结果表明,Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+)呈现特征绿色发射,最强发射峰位于543 nm,属于Tb~(3+)的5D4→7F5跃迁,激发峰位于226 nm处,但激发带较窄。为拓宽其激发带的宽度,在Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+)中掺入了Ce~(3+),观察到掺入Ce~(3+)后激发带变宽,且在Ce~(3+)的激发波长处激发得到了Tb~(3+)的发射,表明存在Ce~(3+)到Tb~(3+)的能量传递。     

近红外发光材料Mg2SnO4:Cr3+的制备及发光性质

采用高温固相法合成了一种新型近红外发光材料Mg_(2-x)SnO_4∶xCr~(3+)。利用X射线粉末衍射仪对样品的结构进行了表征,证明所得到的荧光粉具有单一尖晶石结构,掺杂离子的加入并没有改变晶体结构。利用荧光光谱和荧光衰减光谱对荧光粉的发光性质进行了研究。当被470 nm的蓝光激发时,荧光粉在700 nm处出现一个尖锐的发射峰(R锐线)和中心发射在750 nm处的宽带发射峰,分别归属于Cr~(3+)的~2E→~4A_2和~4T_2(~4F)→~4A_2跃迁。研究不同浓度Cr~(3+)掺杂对样品发光性质的影响,发现样品的发光强度随着Cr~(3+)浓度的增加而增大。当Cr~(3+)掺杂浓度x=0.02时达到最大值,之后出现发光强度的猝灭,猝灭机理为多极相互作用。样品的荧光寿命随着Cr~(3+)掺杂浓度的增大逐渐减小,从而证明Cr~(3+)之间存在着能量传递现象。Mg_(2-x)SnO_4∶xCr~(3+)系列荧光粉还表现出了近红外长余辉发光性质。     

多面体共替代对Sr_2(Al_(1–x) Mg_x)(Al_(1–x) Si_(1+x))O_7:Eu~(2+)晶体结构和发光颜色的影响

采用高温固相法合成Sr_(1.98)(Al_(1–x) Mg_x)(Al_(1–x) Si_(1+x))O_7: 2%Eu~(2+)荧光粉完全固溶体,利用X射线衍射、光致发光光谱和光学显微镜进行晶体结构和发光性能的研究. Sr_2Al_2SiO_7和Sr_2MgSi_2O_7同构化合物中包含[MgO_4]、[SiO_4]和[AlO_4]四面体,较大体积的[MgO_4]和较小体积的[SiO_4],共同替代体积相似的[AlO_4],导致[(Si/Al)O_4]收缩和[(Mg/Al)O_4]膨胀,晶胞参数c减少, a和V增大,使Eu~(2+)周围的环境发生改变,晶体场劈裂程度减小,发射峰位从503 nm蓝移至467 nm,实现发光光谱从绿色(0.2384, 0.3919)到蓝色(0.1342,0.1673)的转变.当x为0时,发射峰的半高宽为120 nm, x从0.25增加到1时,半高宽由89 nm逐渐减小至50 nm,多面体的替代会改变荧光粉的发光性能.     

Eu~(3+)离子激活荧光粉Ca_(1.9)Eu_(0.1)NaMg_(2-x)Zn_x(VO_4)_3(0≤x≤1)的发光性质

采用固相反应法合成了Eu~(3+)离子激活的Ca_(1.9)Eu_(0.1)NaMg_(2-x)Zn_x(VO_4)_3(0≤x≤1),并研究了其发光和热猝灭性能。经粉末X射线衍射确认,反应产物由目标相和微量杂质相EuVO_4构成。在355 nm激发下,样品中均能同时观察到来自[VO_4]_3-基团和Eu~(3+)离子的特征发光。研究结果表明:随着x值的增加,上述两种发光的强度均先增加后降低;而它们的最强激发峰位置由347 nm逐渐地红移至356 nm,Stokes位移也逐渐地减小。这种现象应归因于Zn3d轨道和O2p轨道间很强的轨道杂化效应,这种效应随着x值的增加而逐渐增强。此外,Eu~(3+)离子荧光发射强度最大值对应的x值与自激活荧光的不同。当x=1.0时,两者的相对强度差别最大。经荧光热猝灭测试确认,上述现象是由样品中的自激活荧光表现出比Eu~(3+)离子荧光更严重的荧光热猝灭造成的。因而,在紫外光激发下,样品发出荧光的颜色具有温度敏感性。     

Y~(3+)掺杂对Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)系列荧光粉,研究Y~(3+)离子掺入对荧光粉发光性能的影响。对于Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入主要起到稳定Eu~(2+)价态的作用,避免Eu~(2+)氧化为Eu~(3+),从而提高Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+)的发光性能。对于Ca Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入除了稳定Eu~(2+)价态作用外,还能有效减小Eu~(2+)取代Ca~(2+)后晶格膨胀引起的应力,提高Eu~(2+)在晶格中的溶解度。Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)(x=0,0.15,0.3,0.6,0.75,0.95)系列荧光粉中随着Ca含量的增加,共掺Y~(3+)离子对样品发光强度的提高程度也随之增加(20%~80%)。     

Eu~(3+)掺杂浓度及基质氧空位对Ca~(2-x)Eu_xSnO_4发光性能的影响

采用高温固相法制备Ca_(2-x)SnO_4:xEu~(3+)(x=0,0.001,0.005,0.01,0.015,0.02)发光材料,分别在空气和真空氛围中进行烧结,研究Eu3+掺杂浓度及基质中氧空位对样品发光性能的影响。随着Eu~(3+)离子浓度的增加,发射强度呈逐渐增大的趋势,主发射峰由两个分别位于614 nm和618 nm的峰逐步合为一个位于616nm的发射峰。在Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的激发光谱中,存在着200~295 nm的Eu~(3+)-O~(2-)电荷迁移带,随着Eu~(3+)离子浓度的增加,电荷迁移带的峰位由271 nm红移到286 nm。此外,在Eu~(3+)离子掺杂浓度相同的情况下,真空中烧结得到样品的发光强度是空气中烧结得到样品的2倍。这是由于在真空氛围中烧结产生的氧空位增加使得传导电子密度升高,导致发光强度增加。而且,氧空位的增加导致电子陷阱的增多,这使得Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的余辉性能得到了很大程度的提高。     

多铝酸盐宽带青色荧光粉发光特性

通过高温固相法成功合成了系列宽带发射且发光颜色可调的Ba_(1-x)Al_(12)O_(19)∶xCe~(3+)(0.01≤x≤0.09)荧光粉。X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱元素映射图像结果证明合成了纯相且元素分布均匀的铝酸盐荧光粉。在361 nm近紫外光激发下,随着Ce~(3+)掺杂浓度逐渐增加,Ba_(1-x)Al_(12)O_(19)∶xCe~(3+)样品的发光强度逐渐增强且发光颜色由蓝光逐渐调节到青光。在x=0.05 mol时,Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)样品发光强度达到最大值,荧光内量子产率为30.8%。稳态光谱和荧光寿命结果证实,当Ce~(3+)掺杂浓度大于0.05 mol时,Ba_(1-x)Al_(12)O_(19)∶xCe~(3+)样品发生浓度猝灭,该浓度猝灭主要归因于邻近的Ce~(3+)-Ce~(3+)之间的能量传递。Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)样品表现出光谱覆盖范围为365～650 nm、主峰位于450 nm的青光发射,其半高宽为120 nm。该不对称的宽发射带主要源于占据基质晶格中Ba1和Ba2格位的两个Ce~(3+)发光中心。将Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)和商用红色荧光粉混合制备出简单的可被紫外光(λ_(ex)=365 nm)激发的二色pc-WLEDs,并实现了显色指数和相关色温可调的全可见光谱白光。该宽带青色发光的Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)荧光粉在全光谱照明领域具有潜在应用。     

Er3+单掺、Er3+/Yb3+共掺杂Ca12Al14O32F2的 制备及上转换发光性质

利用高温固相法成功制备了Er~(3+)单掺、Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2上转换发光样品。在980 nm激光激发下,Er~(3+)单掺和Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂样品均呈现出较强的绿光(528,549 nm)和较弱的红光(655 nm)发射,分别归因于Er~(3+)离子的~2H_(11/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)能级跃迁。随着Er离子浓度的增加,单掺杂样品上转换发光强度先增大后减小,最佳掺杂浓度为0.8%。共掺杂Yb~(3+)后,Er~(3+)的发光强度明显增大。还原气氛下合成的样品上转换发光强度增大约两倍,可能和笼中阴离子基团变化有关。发光强度和激发光功率的关系表明所得上转换发射为双光子吸收过程,借助Er~(3+)-Yb~(3+)体系能级结构详细讨论了上转换发射的跃迁机制。     

Dy~(3+),Sm~(3+)共掺杂Ca_2A1[AlSiO_7]荧光粉的发光性质研究

采用高温固相反应法合成了一系列Dy~(3+)、Sm~(3+)单掺杂和共掺杂铝方柱石发光材料,详细地研究了Dy~(3+)、Sm~(3+)掺杂对铝方柱石的结构和发光性质的影响。XRD结果表明Dy~(3+)、Sm~(3+)离子单掺杂和共掺杂样品均形成了单相的铝方柱石结构化合物,并没有改变基质的晶体结构。发光光谱表明,通过调节Dy~(3+)、Sm~(3+)离子的掺杂比例,发光颜色可实现从黄色到黄白色的可控调节。此外,发射和激发光谱表明,Dy~(3+)与Sm~(3+)离子之间存在有效的光谱重叠,暗示着Dy~(3+)→Sm~(3+)的能量传递。荧光寿命衰减结果进一步证实Dy~(3+)与Sm~(3+)离子之间是一种无辐射共振能量传递方式。     

YVO_4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子颜色可控的高色纯度上转换发光

采用共沉淀法制备了四方相锆石型结构YVO_4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子。粒子表面光滑,结晶良好,呈类球状,粒径~80 nm。在980 nm和1 550 nm红外激发下,粒子呈现类似的特征发射,峰位位于634~706 nm的红光和513~573 nm的绿色分别归因于Er~(3+)离子~4F_(9/2)→~4I_(15/2)和~2H_(11/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2)能级间的辐射跃迁。通过激发光波长控制,在同组分粒子中实现了颜色可控的高色纯度绿、红色发光,对应的绿红光和红绿光分支比分别高达29.5和37.97。借助能级跃迁模型,详细讨论了不同激发条件下的纳米粒子上转换发光的跃迁和变化机制。     

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd~(3+)和Tb~(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能。在275 nm(Gd~(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb~(3+)的特征发射。通过对比不同Tb~(3+)掺杂量下Gd~(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb~(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd~(3+)→Tb~(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb~(3+):4f~8→4f~75d~1)激发下,Gd~(3+)的掺入使得Tb~(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd~(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd~(3+)的掺入对Tb~(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。     

Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)的上转换发光及其温度传感特性

通过高温固相法制备出一系列新型上转换材料Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)。在980 nm激光激发下,Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)样品发出肉眼可见的强绿光。利用荧光光度计测得样品的发光光谱,在500～600 nm之间有强绿光发射,分别归因于Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁发射。在650～700 nm位置处,有对应于Er~(3+)离子~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁的较弱的红光发射。随着掺杂浓度的变化,样品的红绿分支比发生变化。当样品掺杂Er~(3+)浓度为0.05%、Yb~(3+)浓度等于0.1%时,样品发射的绿光强度是红光强度的27倍。另外,利用荧光强度比方法研究了Er~(3+)的两个热耦合能级在303～573 K范围内的发光温度特性。393 K时,样品的灵敏度达到最大为0.006 8 K~(-1)。对比于其他荧光粉材料,Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)的灵敏度处于较高水平,在实际测温中具有更好的应用前景。     

BaGd2(MoO4)4:Tb3+,Eu3+荧光粉的 发光特性与能量传递机理

利用高温固相法制备了BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)与BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉,并借助于X射线衍射(XRD)、激发光谱、发射光谱及荧光衰减曲线对样品的结构及发光性能进行了表征。在290 nm激发下,BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)样品在550 nm处具有较强的绿光发射,表明该样品可用作绿色荧光粉。Tb~(3+)离子的最佳掺杂浓度为50%,电偶极间相互作用是引起浓度猝灭效应的主要原因。当在BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)荧光粉中共掺入Eu~(3+)离子后,可同时观测到Tb~(3+)与Eu~(3+)离子的特征发射峰。随Eu~(3+)掺杂浓度的升高,Tb~(3+)离子的发光强度逐渐下降,而Eu~(3+)离子的发光强度逐渐增加。根据BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)中Tb~(3+)离子的荧光寿命计算了Tb~(3+)与Eu~(3+)离子间的能量传递效率,并根据荧光寿命与激活离子掺杂浓度的关系证实了能量传递机制为电偶极间相互作用。     

绿色荧光粉Sr3P4O13∶Ce3+,Tb3+的发光特性及Ce3+→Tb3+能量传递机理

采用高温固相法合成Sr_3P_4O_(13):Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪分析该荧光粉的物相组成、颗粒形貌和发光性能。结果表明:Sr_3P_4O_(13):Ce~(3+)的发射光谱和Sr_3P_4O_(13):Tb~(3+)的激发光谱在300～400 nm有重叠;在近紫外光(290 nm)激发下,该荧光粉发射出Ce~(3+)的蓝光(300～420 nm)和Tb~(3+)的黄绿光(480～500 nm和530～560 nm);当Ce~(3+)的摩尔分数为0.08,Tb~(3+)的摩尔分数从0.01增大到0.09时,Ce~(3+)的4f→5d电子跃迁将能量传递至Tb~(3+)的~5D_3能级和~5D_4能级,Ce~(3+)的发光强度逐渐降低,Tb~(3+)的发光强度逐渐增强,表明Sr_3P_4O_(13)基质中存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递;当掺杂Tb~(3+)的摩尔分数为0.09时,能量传递效率可高达86.46%;样品Sr_(2.61)P_4O_(13):0.24Ce~(3+),0.15Tb~(3+)的色坐标在绿光区域,因此Ce~(3+)和Tb~(3+)共掺杂的Sr_3P_4O_(13)荧光粉可作为绿色荧光材料应用于白色发光二极管。     

Er~(3+)/Tm~(3+)共掺铋硅酸盐玻璃2.0μm光谱性质（英文）

用高温熔融法制备了Er~(3+)/Tm~(3+)共掺杂无铅铋硅酸盐玻璃.测试了玻璃的吸收光谱和荧光光谱,分析和表征了Er~(3+)、Tm~(3+)离子之间的能量传递机制和传递效率,结果表明:在800 nm和1 550 nm光源泵浦下,Er~(3+)的掺入能够增强Tm~(3+)离子1.8μm发光,相应的最大发射截面分别为6.7×10~(-21)cm~2和7.3×10~(-21)cm~2,荧光带宽达到250 nm.根据Dexter-Foster模型,得到Er~(3+):~4I_(13/2)能级到Tm~(3+):~3F_4能级的直接能量传递系数为16.8×10~(-40)cm~6/s,为1 550 nm泵浦下获得较强的1.8μm发光奠定了基础.     

Sr_6Ca_4(PO_4)_6F_2∶Eu~(2+),Mn~(2+)的发光性能调控

以Sr_6Ca_4(PO_4)_6F_2为基质、Eu~(2+)/Mn~(2+)为掺杂离子、H_3BO_3为助剂,利用固相法制备了系列发光材料。由X射线衍射图可知,材料的相是单一的。利用Mn~(2+)离子的浓度猝灭效应以及Eu~(2+)-Mn~(2+)能量传递过程中存在的"瓶颈效应"和"反瓶颈效应"解释了Sr_6Ca_4(PO_4)F_2∶Eu~(2+),Mn~(2+)量子效率降低的原因。通过添加助剂H_3BO_3及调控阳离子的方式有效地提高了Sr_6Ca_4(PO_4)F_2∶Eu~(2+),Mn~(2+)的量子效率,采用精修手段分析了发光中心所处晶体场环境的变化情况,并解释了两种调控过程中Eu~(2+)和Mn~(2+)发射强度变化的原因。