退火处理对ZnS: Cu,Mn电致发光材料亮度的影响

ZnS系列电致发光已经在低亮度照明、液晶显示、汽车和航空仪表等领域得到广泛的应用.Mn、Cu是ZnS电致发光材料常用的激活剂,Mn²⁺在晶体中形成橙色发光中心,发光中心波长580nm;Cu⁺在晶体中不但形成发光中心,还形成发光所必需的Cu_xS,因此二者对发光亮度有明显的影响.由于ZnS:Cu,Mn橙色发光材料中的Mn掺杂量较大,影响了发光材料的内在结构,在灼烧过程中Mn化合物的其他成分还可能对发光材料的亮度产生了不利的影响,导致发光材料的亮度远低于蓝绿色材料.采用在退火过程中添加适量的Mn、Cu化合物,通过低温扩散的方式,使Mn²⁺均匀进入到ZnS晶格,获得了亮度较高的ZnS:Cu,MnACEL粉末材料.并对制备工艺中Cu、Mn含量、掺杂Mn化合物的形式、退火温度等对发光亮度的影响进行了讨论.实验中发现,在三种Mn化合物中(碳酸锰、乙酸锰、硫酸锰),以乙酸锰掺杂的材料亮度最高.得到Mn(以乙酸锰为添加物)的添加量为2%、Cu的添加量为0.1%、退火温度为700℃时,所制备的材料亮度最高.低温退火时掺杂Mn的材料亮度比常规材料的亮度高出1倍.     

退火处理对ZnS∶Cu,Mn电致发光材料亮度的影响

ZnS系列电致发光已经在低亮度照明、液晶显示、汽车和航空仪表等领域得到广泛的应用。Mn、Cu是ZnS电致发光材料常用的激活剂,Mn2+在晶体中形成橙色发光中心,发光中心波长580 nm;Cu+在晶体中不但形成发光中心,还形成发光所必需的CuxS,因此二者对发光亮度有明显的影响。由于ZnS∶Cu,Mn橙色发光材料中的Mn掺杂量较大,影响了发光材料的内在结构,在灼烧过程中Mn化合物的其他成分还可能对发光材料的亮度产生了不利的影响,导致发光材料的亮度远低于蓝绿色材料。采用在退火过程中添加适量的Mn、Cu化合物,通过低温扩散的方式,使Mn2+均匀进入到ZnS晶格,获得了亮度较高的ZnS∶Cu,Mn ACEL粉末材料。并对制备工艺中Cu、Mn含量、掺杂Mn化合物的形式、退火温度等对发光亮度的影响进行了讨论。实验中发现,在三种Mn化合物中(碳酸锰、乙酸锰、硫酸锰),以乙酸锰掺杂的材料亮度最高。得到Mn(以乙酸锰为添加物)的添加量为2%、Cu的添加量为0.1%、退火温度为700℃时,所制备的材料亮度最高。低温退火时掺杂Mn的材料亮度比常规材料的亮度高出1倍。     

蓝色低压阴极射线荧光粉ZnSⅩⅣZn,Pb的研究

研制的阴极射线用低压蓝色荧光粉ZnSⅩⅣMn,Pb的亮度高于现行使用的ZnSⅩⅣMn,与ZnOZn相近,且发光峰值位置接近ZnSⅩⅣMn.当与粒径为荧光粉颗粒的二分之一的In2O3混合时,其临界电压从80V降低到8V.这种荧光粉将适用于场发射显示器件中.     

高场电致发光过程的动力学分析

本文通过对交流(ZnS:Mn,Cu)和直流(ZnS:Mo,Cu(Cu))两种不同结构的粉末发光材料的发光光谱,时间分辨发光光谱,电流波形,发光亮度波形,发光衰减以及发光强度与掺杂浓度的关系等方面的研究,对Mn和Cu这两种不同类型的发光中心的高场电致发光过程进行了分析,并用一个统一的模型对两种不同类塑的发光中心建立了发光动力学方程,由此解得Mn中心和Cu中心的发光强度随时间的变化规律表达式,它们分别包括了Mn中心和Cu中心发光亮度波形的所有情形。我们从动力学分析出发,找到了影响Cu中心和Mn中心发光强度的主要因素,并从理论上预言了提高发光强度的可能途径。     

ZnSⅩⅣMn水溶胶的合成

在不同条件下合成了ZnSⅩⅣMn水溶胶,ZnSⅩⅣMn微粒的尺寸与溶液pH、S^2-浓度等有关.pH>7时所得样品因氧化致使其颜色随pH的增加而由白色向棕色变化.Mn²⁺离子的特征发射强度亦受合成条件影响.掺杂浓度为4%时,可获得最大的发射强度.样品在酸性及碱性范围内均有最强发射峰,碱性条件下的最大发射强度约为酸性下的两倍.此外,过量的S^2-可引起Mn²⁺发射的猝灭.     

ZnS:Mn2+,Sm3+粉末材料中Mn2+和Sm3+之间的能量传递

研究了ZnS粉末材料中Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用.通过测量单独由Mn2+或Sm3+掺杂及Mn2+,Sm3+同时掺杂的ZnS粉末材料的发射光谱、激发光谱、发光衰减以及选择激发发光光谱,证实了Mn2+和Sm3+之间存在偶极子-偶极子相互作用的无辐射能量传递.同时还计算了能量传递几率和传递效率.     

Ⅱ-Ⅵ族化合物薄膜电致发光

电致发光薄膜是平板显示器的重要材料之一,我们从研究ZnS:Mn,Cu直流电致发光薄膜的大面积稳定发光开始,首次将稀土离子引进直流电致发光薄膜,实现了各色的直流电致发光,并研究其激发机理、过热电子的能量分布、稀土离子的碰撞截面和稀土离子发光中心在晶格中的位置等。在国内首先研制成功ZnS:Mn交流电致发光薄膜计算机终端显示器,并扩大面积到640×480像素(对角线10英寸)。为了实现彩色化显示,研制出稀土离子掺杂的各色交流电致发光薄膜。研究不同稀土离子在薄膜中的浓度猝灭,以便提高薄膜的发光亮度。在致力于实现彩色的过程中,首要的任务是提高蓝色电致发光薄膜的亮度和探索新的蓝色电致发光薄膜材料:从ZnS:TmF₃到CaS:TmF₃,发光亮度有了很大的提高;使SrS:Ce薄膜蓝色电致发光的亮度超过1000cd/m²;同时探索纳米Si和非晶Si/SiO₂超晶格结构的蓝色电致发光。成功地实现了ZnS:Mn/SrS:Ce白色电致发光和SrS:HoF₃三基色线谱发射的白色电致发光,发光亮度也超过1000cd/m²。     

ESR在ACEL ZnS:Mn,Cu和ZnS:Cu材料研究中的应用

ZnS:Mn,Cu粉末发光材料的ESR谱随Mn2+浓度和制备条件的不同有着明显的变化。根据耦合Mn2+的ESR谱理论分析,计算ESR谱参数及其饱和现象表明,当Mn2+浓度>0.2%,Mn2+开始形成离子团,Mn2+团的形成和Mn2+离子与晶格间耦合随Mn2+浓度的增大而增强是发光浓度猝灭的主要原因,Mn2+浓度约为0.7%具有最高发光亮度。本文还讨论了退火条件对ZnS:Mn,Cu ESR谱的影响以及老化的ZnS:Cu中Cu2+的ESR谱。     

与掺杂浓度相关的ZnS∶Mn纳米粒子的发光性质

采用溶胶法制备了Mn掺杂的ZnS纳米粒子,探讨了掺杂离子浓度对ZnS∶Mn纳米粒子的晶体结构和发光性质的影响。通过X射线衍射（XRD）对样品的结构进行了表征,结果表明：所制备的ZnS∶Mn纳米粒子为立方闪锌矿结构,其在Mn离子的掺杂浓度达到6%时不发生分相,但随着掺杂浓度的增加,纳米粒子的平均粒径会减小。光致发光光谱和荧光光谱的结果表明：通过改变掺杂离子的浓度可实现对ZnS∶Mn纳米粒子590 nm附近荧光发射波长的调节。此外,研究了温度对纳米粒子形貌和发光性质的影响。高分辨透射电子显微镜（HRTEM）观察发现,经过50℃陈化1 h后的ZnS∶Mn样品的平均粒径增大约为20 nm,且加热陈化有利于ZnS∶Mn纳米粒子中Mn2＋在590 nm处产生荧光。     

Mn2+, Pb2+共掺杂ZnS纳米材料制备及光致发光

采用聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为表面包覆剂,在室温大气条件下的水溶液中制备了ZnS:Mn,Pb纳米晶。讨论了Mn²⁺和Pb²⁺掺杂量对ZnS纳米发光材料光致发光强度的影响,确定了Mn²⁺和Pb²⁺掺杂量相对于Zn²⁺的最佳的量的比,并对其发光机理进行了初步的探讨。     

微波吸收法研究Mn,Cu掺杂对ZnS:Mn,Cu光生载流子复合过程的影响

采用微波吸收法，测量了ZnS:Mn,Cu粉末材料受到超短脉冲激光激发后，其光生电子和浅束缚态电子的衰减过程.发现Mn,Cu的浓度对导带电子的寿命有明显的影响，提高掺杂浓度会使光生电子的寿命大大缩短，还研究了掺杂浓度对光致发光强度的影响. 关键词： 发光材料 硫化锌 光电子 微波吸收技术     

溶胶-凝胶法和微波辐射法制备红色荧光粉及发光性质的研究

采用溶胶-凝胶法和微波辐射法制备了Mn2+,DY3+∶Mg2SiO4红色发光材料.研究了以Mg2SiO4为基质,在单一掺杂Mn2+的情况下,微波合成时间和Mn2+的掺杂浓度对材料发光性能的影响.选择最佳微波合成时间和Mn2+的掺杂浓度,研究了共掺Dy3+浓度对材料发光性能的影响.通过这种方法制备了在410 nm激发下,...     

ZnS∶Zn,Pb宽带蓝色发光和发光机制

用固相反应法制备了一系列ZnS∶Zn,Pb荧光粉.改变不同的灼烧温度和激活剂的掺杂量,通过对灼烧后荧光粉进行光谱分析,我们发现Pb2+在ZnS基质中的发光与制备条件有关:灼烧温度为800～950℃时,能得到Pb2+在ZnS基质中的蓝色发光.测量了其光致发射光谱、激发光谱,以及灼烧后荧光粉的成分.研究了阴极射线下ZnS∶Zn,Pb荧光粉的相对发光亮度与荧光粉电压的关系,ZnS∶Zn,Pb的相对亮度比ZnS∶Ag,Cl的高,比ZnS∶Zn更高.研究了发光衰减时间与温度的关系,得到了ZnS∶Zn,Pb的蓝色发光可能来源于Pb2+的D波段发射的结论.并对其发光机制进行了一些探讨.这种新型蓝粉可应用于VFD和FED等低压显示屏.     

ZnS:Mn摩擦发光特性的研究

本文报道了ZnS:Mn具有良好摩擦发光性能。研究了ZnS:Mn发光中心Mn^2 及其含量以及样品的灼烧温度、灼烧时间等条件对样品发光特性的影响。优化浓度配比和制备条件制备出了较高摩抢擦发光效率的ZnS:Mn摩擦发光材料。摩擦发光机理可能是由于机械能使ZnS:Mn的电子从基态激发到激发态所致,而具有较高的摩擦发光效率可能来源于ZnS:Mn具有较宽的激发能量范围。     

表面修饰的ZnS:Mn量子点的发光性质及其对生物分子的检测

采用水热法制备了ZnS:Mn量子点,探讨了掺杂离子浓度对ZnS:Mn量子点的晶体结构和发光性质的影响。通过荧光光谱对样品进行表征。结果表明:掺杂离子的摩尔分数达到2%时,ZnS:Mn量子点在595 nm附近的发光最强;继续增加掺杂浓度反而出现荧光猝灭的现象。本文还研究了表面修饰对量子点形貌和发光性质的影响。通过透射电子显微镜(TEM)观察样品的形貌,发现经过3-巯基丙酸(MPA)修饰后的样品表面团聚现象得到改善,并且尺寸单一、单分散性较好,平均粒径约为5 nm。经过修饰后的样品减少了表面非辐射性缺陷中心,使掺杂Mn2+所引起的595 nm附近的发射峰强度增大。将MPA修饰后的ZnS:Mn量子点与牛血清白蛋白(BSA)分子进行生物偶联,并利用BCA法对偶联上的蛋白含量进行定量检测,结果显示经过修饰后的量子点偶联蛋白的能力更强。     

CdxZn1-xS:SmF3的红色薄膜电致发光

本文首次报道了用CdxZn1-xS替代ZnS作为基质,改进SmF3的TFEL的实验;通过适当地在基质中掺杂CdS,在一定程度上提高了SmF3的TFEL发光亮度;分析了CdxZn1-xS基质中Cd含量对SmF3的TFEL的影响,探讨了发光亮度提高的原因.     

用EPR谱研究ZnS:Mn、Cu的Mn2+团形成和它对发光特性的影响

Mn2+浓度C(0.5%,0.6%)相同,而煅烧温度不同的DCEL ZnS:Mn、Cu粉未样品的EPR谱是不同的.用微机模拟EPR谱,计算出Mn2+团所占Mn2+的比例Cc/C.煅烧温度低于950℃时,Mn2+团比例随锻烧温度升高而减少,煅烧温度高于950℃时,六角晶相比例和Mn2+团比例同时随锻烧温度的升高而增加.分析表明,六角晶相有利于Mn2+间的间接电子自旋交换作用,在相同的掺Mn、Cu浓度条件下,对比立方晶相,它将使更多的Mn2+形成团,使材料的发光亮度降低.文中还讨论了锻烧DCEL ZnS:Mn、Cu材料的最佳温度问题.     

ZnS:Mn,Cu粉末ESR谱和发光特性的分析

本文用电子计算机模拟和拟合的方法分析不同浓度ZnS:Mn,Cu(ZnS:Mn)粉末的电子自旋共振(ESR)谱,从获得的有关Mn²⁺离子中心类型及其分布的信息,说明ZnS:Mn,Cu交流电致发光亮度对浓度的依赖关系(最高亮度对应大约0.7%g/g的Mn浓度),探讨材料制备过程中灼烧温度和冷却方式等条件的影响。     

纳米荧光粉的余辉研究

用无机材料在室温下通过溶胶法制成了纳米ZnS:Mn荧光粉,立方晶形,平均粒径为3nm,它的橙色发光（峰值608nm,半宽75nm)亮度与同晶型（立方）的体ZnS:Mn荧光粉的亮度相同,而余辉缩短。在Nd:YAG四倍频266nm脉冲激光激发下,仔细对立方纳米,纯立方微米,纯六角微米ZnS:Mn荧光粉进行了余辉的对比测量,它们的余辉主要遵循指数衰减规律,其1／e余辉时间的结果如下：（1）纯立方纳米ZnS:Mn,两个指数衰减,余辉时间分别为186μs和1078μs,其幅度比为4：1,前者是主要的,决定了1／e余辉时间;（2）纯立方微米体ZnS:Mn:944μs,(3)纯六微米体ZnS:MN:1.2ms（还有幅度很小的极长余辉成分）,结果表明纳米ZnS:Mn荧光粉的光致发光余辉的确比对应的体材料（不管是六角还是立方）都短,但余辉缩短了几倍,而不是五个数量级。     

ZnS：Zn，Pb宽带蓝色发光和发光机制

用固相反应法制备了一系列ZnS:Zn,Pb荧光粉。改变不同的灼烧温度和激活剂的掺杂量。通过对钧烧后荧光粉进行光谱分析,我们发现Pb2 在ZnS基质中的发光与制备条件有关：灼烧温度为800～950℃时。能得到Pb2 在ZnS基质中的蓝色发光。测量了其光致发射光谱、激发光谱,以及灼烧后荧光粉的成分。研究了阴极射线下ZnS：Zn,Pb荧光粉的相对发光亮度与荧光粉电压的关系,ZnS：Zn,Pb的相对亮度比ZnS：Ag,Cl的高,比ZnS:Zn更高。研究了发光衰减时间与温度的关系,得到了ZnS:Zn,Pb的蓝色发光可能来源于Pb 的D波段发射的结论。并对其发光机制进行了一些探讨。这种新型蓝粉可应用于VFD和FED等低压显示屏。