铕掺杂氧化锌纳米棒阵列材料的制备及光学性能研究

通过低温化学方法在多孔硅柱状阵列(NSPA)衬底上制备得到铕掺杂ZnO(ZnO∶Eu)纳米棒阵列结构。实验方法简单、条件温和,有效地实现了ZnO纳米棒和铕离子之间的能量转移,丰富了ZnO纳米半导体材料体系的发光。X射线衍射以及X射线光电子能谱证实铕离子成功掺杂进了ZnO晶体中。室温荧光光谱测试结果表明:ZnO∶Eu纳米棒阵列可实现从紫外光到蓝-绿光的宽谱带发射,其中发光中心位于～380 nm的紫外光源于ZnO的带边发射,位于450～570 nm的蓝-绿光源于ZnO的本征缺陷发光,而位于～615 nm的红光发光则源于铕离子核外电子4f壳层结构。同时借助于能带示意图对光致发光机理进行了分析。     

ZnO：Sb薄膜的光致发光及拉曼特性研究

利用射频磁控溅射法（MS．RF）在玻璃基片上制备了不同掺杂浓度的ZnO：Sb薄膜．借助X射线衍射仪（XRD）、透射光谱、光致发光谱（PL）和拉曼散射光谱（Raman）等手段研究了Sb掺杂浓度对ZnO薄膜的微结构、光致发光和拉曼特性的影响．结果表明：所有样品均呈现ZnO六角纤锌矿结构且具有高度C轴择优取向;在Sb掺杂ZnO薄膜的拉曼光谱中观察到位于532cm^-1的振动模式,结合XRD分析认为此峰归因于Sb替代Zn位且与0成键的局域振动模式（LVMSb--O）;光致发光谱测试发现,仅在ZnO：Sb薄膜中观察到位于3．11eV附近的紫光发射峰,结合拉曼光谱分析认为此峰与XbZn-O复合体缺陷相关．     

掺钙、钡苯甲酸铕配合物的红外光谱和荧光性能

将苯甲酸钠分别加入到氯化钙和氯化铕以及氯化钡和氯化铕混合溶液中反应,制备了苯甲酸铕-钙和苯甲酸铕-钡两个系列的三元固体配合物,其化学组成式为（Eu1-xCax）L3-x和（Eu1-xBax）L3-x（其中L为苯甲酸根,x=0～1．0）,研究了它们的红外光谱和荧光性能。由红外数据表明,配合物中对称和反对称伸缩振动吸收峰发生了分裂,而且羧基伸缩振动随钙离子（钡离子）含量的增加发生规律性变化。荧光光谱实验结果表明,在一定范围内,用不发光的钙离子或者钡离子取代苯甲酸铕中部分Eu^3＋离子,可以使Eu^3＋离子的特征荧光发射增强,表明碱土金属可以敏化Eu离子。     

ZnO2与其热分解所得的ZnO粉末的拉曼光谱研究

利用ZnO2热分解方法制备的ZnO粉末的拉曼光谱,通过分析不同加热温度下所得样品强激光烧蚀后拉曼峰位的差异并对比其他方法所制样品的光谱,指出333 cm-1拉曼峰应当归结为E2(high)和E2(low)的差频,而661 cm-1峰为其二倍频。此外,在量化计算和红外光谱的辅助下,对文献中关于ZnO2粉末在400～500 cm-1之间所观测到的拉曼峰的指认提出了不同看法。     

铕掺杂纳米氧化锌发光材料的制备及其性能研究

采用均匀沉淀法,制备了平均粒径在20nm左右掺杂铕的纳米氧化锌粉体,通过XRD、粒度分析仪、FL、IR测试方法分别对其物相结构及组成、粒径分布和光致发光性能进行了分析.结果表明:所制样品仍然为六方晶系纤锌矿结构,Eu3+全部进入到ZnO晶格中;且Eu3+掺入量为5％时发光效果较好;所制样品颗粒粒度较小,粒径分布均匀.     

Ag掺杂氧化锌纳米材料的制备及高压相变拉曼光谱研究

宽禁带直接带隙半导体材料氧化锌（ZnO）,具有优异的光电性能、机械性能和化学特性。ZnO材料的结构对其性能影响较大,元素掺杂可改变ZnO晶体结构和带隙宽度,是提升ZnO材料性能的有效手段,当前常用Ag掺杂ZnO即为提高光催化反应效率。高压独立于温度、成分,是调控材料结构组织性能的重要手段,是产生新材料、发现新调控原理的重要因素。该研究通过对比纯ZnO晶体和Ag掺杂ZnO晶体的高压相变行为,揭示了元素掺杂对ZnO纳米晶体材料结构性能的影响。研究首先采用水热法辅助制备纯ZnO纳米微球和Ag掺杂ZnO纳米微球（1∶150Ag/ZnO）,表征结果显示水热法合成的纯ZnO和1∶150Ag/ZnO均为六角纤锌矿晶体结构,形貌均为几十纳米尺寸小颗粒堆积形成的微球,ZnO晶格常数随着Ag离子掺杂而变大,Ag掺杂导致ZnO晶格膨胀。随后应用金刚石压腔结合原位拉曼光谱技术测定了纯ZnO和Ag掺杂ZnO的高压结构相变行为。相比于纯ZnO拉曼峰,Ag掺杂ZnO的E₂（high）振动模式439 cm-1拉曼峰峰宽变窄,并呈现向低频方向移动的趋势,与无定形ZnO谱峰相近,表明Ag+取代Zn2+影响了Zn-O键,同时也影响了ZnO晶格结构的长程有序性。随体系压力增大,表征六角纤锌矿结构ZnO的拉曼特征峰439 cm-1出现瞬间弱化和宽化。压力增大至9.0 GPa时,纤锌矿结构ZnO拉曼特征峰439 cm-1消失,585 cm-1处出现新峰,ZnO晶体发生由六角纤锌矿向岩盐矿的结构转变。压力继续增大至11.5 GPa,新的拉曼峰显著增强,峰形变窄,同时向高波数方向移动,相变完成,岩盐矿结构ZnO性能稳定。1∶150 Ag/ZnO从六角纤锌矿结构到立方岩盐结构的相变压力为7.2 GPa,低于纯ZnO。相变压力降低表明晶体结构稳定性下降,可能的原因在于掺杂Ag导致ZnO晶格膨胀,晶体结构松弛,两相相对体积变化增加,从而导致相变势垒降低,使样品在较低压力下发生相变。纳米材料的高压研究揭示了元素掺杂对材料结构稳定性的影响,是纳米材料调控原理的潜在研究手段。     

关于Eu2+的f—f跃迁

文章综述了Eu2+在某些基质化合物中的f-f跃迁.在考察文献数据基础上,总结出Eu2+在氟化物(或氧化物)中产生f-f跃迁的某些规律性,并根据电负性、配位数及离子半径等提出一种判断Eu2+产生尖峰结构光谱的经验方法.在缺少结晶学数据情况下,该方法有可能用来预测Eu2+产生线状峰的新基质化合物.镧系离子的电子结构早已为人们所熟知.三价铕离子(Eu3+),有六个自旋平行的4f电子[1、2、3].根据洪德规则,Eu3+很容易变成Eu2+,4f壳层呈现半充满状态(4f7),获得与Gd3+具有相同的电子构型,从而趋于稳定.     

二维相关光谱探测荧光能量转移现象

以EuCl₃和NdCl₃混合水溶液为研究对象,按正交浓度序列以浓度为外部扰动构建紫外可见-荧光二维相关光谱。在混合溶液的二维相关光谱中,观察到了Eu3+的荧光发射谱峰与Nd^{3+的吸收谱峰之间存在交叉峰。交叉峰的出现表明Eu3+和Nd3+的荧光发射与吸收之间存在能量传递。二维相关光谱中交叉峰的产生并非由于溶剂水分子与溶质(Eu3+或Nd3+)之间相互作用;若以单一溶质的EuCl₃和NdCl₃的水溶液构造模拟的“混合溶液”的拟合光谱构建二维紫外可见-荧光相关光谱,由于Eu3+和Nd3+在空间上相互分离,无相互作用发生,交叉峰并不存在。二维相关光谱的交叉峰可为从光谱学角度探测复杂体系能量传递及其相关机制提供一条新思路。}     

纳米晶ZrO_2∶Eu~(3+)的制备及发光性质

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2∶Eu3+发光粉体。室温下观测到Eu3+离子的强特征发射,主发射分别在590, 604nm处。观测到Eu3+离子电荷迁移态,并与其他研究系统观测到的Eu3+离子电荷迁移态基本相同。比较了不同掺杂比例和不同煅烧温度对Eu3+离子特征发射的影响。其他条件相同掺杂比例不同时,当n(Eu3+ )∶n(Zr4+ )为6%样品发射相对最强。而当掺杂比例相同改变煅烧温度时, 600℃煅烧的样品发光较强。分析了Eu3+离子对ZrO2 晶相的稳定作用。铕掺杂的纳米晶二氧化锆样品,随着样品煅烧温度的升高,样品的晶相结构只发生了细微变化。而纯纳米晶二氧化锆在煅烧温度升高时晶相发生了明显的变化。说明Eu3+离子起到了稳定ZrO2 基质晶相的作用。研究发现二氧化锆掺铕样品有较高的浓度猝灭,发射较强且色纯度较好。     

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.     

ZnO对Eu∶LiNbO3晶体的性能及光谱性质影响

应用坩埚下降法技术,以同成份化学摩尔分数[x(Li2O)=48.6%,x(Nb2O5)=51.4%]为原料,生长出了以不同Zn,Eu双掺杂的LiNbO3晶体。测定了晶体下部与上部的X射线衍射图(XRD)、激发光谱、荧光光谱以及声子边带谱。Zn的掺杂量对Eu3+离子在晶体中的分布产生很大的影响。Zn掺杂摩尔分数为3%时,Eu3+离子在进入晶格时受到有效的压制。随着Zn掺杂摩尔分数提高,达到6%时,压制作用减弱。从Zn2+离子在LiNbO3中随浓度变化的分凝情况以及对Eu3+离子的排斥作用解释了Eu3+离子分布的原因。同时测定了Zn掺杂样品的声子边带谱。     

Eu和Dy掺杂BaAl12O19长余辉发光性能研究

采用高温固相法在不同的气氛条件下合成了BaAl12O19:Eu2+/Eu3+,Dy3+发光材料。X射线衍射(XRD)表明:实验得到了纯净的BaAl12O19相结构,Eu和Dy的掺入并未改变相结构。通过比较发现,Eu和Dy掺杂后导致XRD衍射峰向高角度有微小移动,显示Eu和Dy取代晶格中Ba后使面间距发生变化。发射光谱表明:在不同条件下合成的样品都存在Eu2+的4f65d1→4f7之间的宽带跃迁;空气气氛下合成的样品中Eu2+的宽带跃迁的存在表明样品中发生了自还原现象。Dy3+的加入使样品发光增强,同时样品具备了长余辉特性。还原气氛下合成的Eu和Dy共掺样品的余辉衰减和热释光研究表明所得样品具有良好的室温和高温长余辉性能。     

Ba2+掺杂对Sr3Al2O6:Eu2+红色荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法合成了(Sr1-x-yBax)3Al2O6∶3yEu2+红色荧光材料,通过XRD、荧光光谱和热稳定性测试分析,分别研究了Eu2+、Ba2+掺杂对样品的晶体结构、发光性能和热稳定性的影响。XRD测试结果表明,在1 200℃保温3 h条件下合成了具有立方晶体结构、空间群为Pa3的Sr3Al2O6纯相样品,Eu2+、Ba2+的掺入并没有改变其基质晶格的结构类型。荧光光谱分析表明,Eu2+的摩尔分数为4%时,(Sr0.98-yBa0.02)3Al2O6∶3yEu2+样品的发射峰最强,Ba2+的掺入使样品的发射峰发生红移而发射强度降低,且随Ba2+浓度的增加红移越发明显。此外,Ba2+的掺杂提高了Sr3Al2O6∶Eu2+样品的热稳定性。     

Eu和Dy包覆纳米ZnO的发光特性的研究

通过共沉淀法制备了Eu和Dy包覆的纳米ZnO材料.X射线衍射被用来测量样品的结构和粒径.光致发光测量显示325 nm的紫外光能很好激发Eu3+的612 nnm的红光发射和Dy3+的484和575 nm发射,显示氧化锌基质与Eu3+和Dy3+之间实现了能量传递,并对能量传递的机制进行了讨论.在Eu和Dy共同包覆的样品中,通过能量传递可能在紫外激发下实现白光发射.     

CeO2:Eu3+粉末的溶胶-凝胶法制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度Eu3 掺杂的CeO2发光粉,样品粉末在紫外光激发下发出明亮的橙红色光.利用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)和光致发光光谱(PL)对样品的结晶过程和发光性质进行了表征.XRD分析表明在0.2at.%～10at.%的Eu3 掺杂范围内,用溶胶-凝胶法合成的样品在500℃就结晶成纯相的CeO2:Eu3 多晶粉末.由于Ce4 和Eu3 离子半径十分接近,因而Eu3 在CeO2中具有较高的固溶度.PL激发谱中出现在300～390 nm的宽带激发峰起源于基质CeO2的吸收,电子吸收能量后,发生O2--Ce4 的电荷迁移,再将能量传递给Eu3 .PL发射谱显示Eu3 含量为6at.%的样品发光强度最强,随后出现浓度猝灭.导致发光出现浓度猝灭的机制是电偶极-电四极相互作用.样品烧结温度的升高,促使晶粒长大和结晶完整性提高,从而显著提高了CeO2:Eu3 粉末的发光强度.     

双掺Eu3+ 和Tb3+ 的下转换β-NaYF4的合成与发光性能

采用高温溶剂热法合成了下转换发光材料NaYF₄∶Eu³⁺ 和NaYF₄∶Eu³⁺,Tb³⁺ ,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、激发(PLE)谱和光致发光(PL)谱对材料的物相结构、形貌特征和发光性质进行了表征和研究,并分析了其发光原理。结果表明:所合成的NaYF₄∶Eu³⁺ 和NaYF₄∶Eu³⁺,Tb³⁺ 为纯六方相晶体,尺寸在100 nm左右;改变Eu³⁺ 和Tb³⁺ 的掺杂浓度后晶格结构没有发生明显变化,说明Eu³⁺ 和Tb³⁺ 取代的是Y³⁺的晶格位置;在394 nm光的激发下,检测到Eu³⁺ 在⁵D₀→⁷F₁ 和⁵D₀→⁷F₂跃迁处的特征发射光,并且可见光强度随着Eu³⁺ 离子掺杂浓度的变化而变化。另外Tb³⁺ 离子浓度对NaYF₄∶Eu³⁺ 晶体结构产生了一定的影响,说明掺杂Tb³⁺ 离子改变了Eu³⁺ 离子所处的配位环境,导致红色发光带增强,而这主要源于电偶极子跃迁的贡献。     

Ca2Li2BiV3O12∶Eu3+荧光粉的制备和发光性能

采用高温固相法成功合成了一种可用于白光LED的Ca₂Li₂BiV₃O₁₂∶Eu³⁺新型红色荧光粉,使用X射线衍射仪和荧光分光光度计对合成样品进行了表征,研究了合成温度和Eu³⁺含量对合成样品相组成和发光性能的影响。结果表明,采用高温固相法在650~700 ℃能合成纯度较高、结晶度好的Ca₂Li₂BiV₃O₁₂∶Eu³⁺荧光粉,合成样品激发带覆盖200~400 nm,发射光谱的线状发射峰可归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_J(J= 1, 2, 3,4)特征锐线发射,Eu³⁺摩尔分数为14%时荧光粉的发光强度最大。     

沉淀法制备Li~+、Na~+掺杂Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉及发光特性研究

用沉淀法制备Li~+、Na~+和Eu~(3+)共掺Gd_2O_3荧光粉,并与微波-固相法制备的样品进行了比较。通过测量该粉体的XRD、激发光谱和发射光谱,比较了样品的微观结构和讨论了不同合成条件对Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉发光特性的影响。结果显示在相同的条件下,对于未掺入Li~+的Gd_2O_3:Eu~(3+)样品比较,沉淀法制备样品的发光强度是微波-固相法制备样品的1.68倍;掺入Li~+的Gd_2O_3:Eu~(3+)样品比较,沉淀法制备样品的发光强度是微波—固相法制备样品的1.82倍。当使用草酸作为沉淀剂,掺杂浓度为Li~+(4.5 mol%)、Na~+(4.5mol%)、Eu~(3+)(4.5mol%),在800℃煅烧2h后获得样品的发光强度,是Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉的5.91倍。     

Zn2+掺杂对GdTaO4:Eu3+荧光粉结构和发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了掺杂不同浓度Zn2 的GdTaO4:Eu0.1荧光粉,研究了Zn2 掺杂对GdTaO4:Eu3 的结晶性能,晶粒形貌和光致发光特性的影响.以X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激发-发射谱、衰减时间谱等方法对其性能进行了表征.结果表明,Zn2 掺杂可显著提高GdTaO4:Eu3 的光致发光强度,当掺杂浓度x=0.01时,光强被提高至2.7倍,可归因于的Zn2 进入了GdTaO4:Eu3 基质晶格,产生了一定浓度的氧空位以达到电荷平衡,并导致发光中心Eu3 的晶格场发生畸变;当x=0.13时,光强提高至3.2倍,且其衰减时间被缩短至40%,可归因于Zn2 的助熔剂效果;但当x＞0.13时,ZnO和GdTa7O19杂相的出现将导致发光强度减弱和衰减时间延长.另外,初步探索表明,Li2CO3和.KCl的共掺杂能进一步提高G.dTaO4:Eu0.1,Zn0.13的发光强度.     

Zn1-x Mo1-ySiyO4∶Eu3+x红色荧光粉的合成及发光性能研究

通过固相法合成LED用Zn1-xMo1-ySiyO4∶Eu3+x红色荧光粉(0.05≤x≤0.30, 0≤y≤0.09), 讨论了助熔剂、温度等合成条件对Zn1-xMo1-ySiyO4∶Eu3+x荧光粉发光性质的影响。 当烧结温度为800 ℃时, 可以生成ZnMoO4纯相目标产物。 由于荧光粉的结晶度和粒径随烧结温度的升高而增大, 所以随着烧结温度的升高, 样品的发光强度有所提高; 当助熔剂Na2CO3的用量约为4%时的样品发射光的强度比未使用助熔剂时明显增强, 说明在此体系中, 当Eu3+取代Zn2+时, Na2CO3充当助熔剂的同时, Na+起到了电荷补偿作用。 荧光光谱实验显示Zn1-xMo1-ySiyO4∶Eu3+x能够被393和464 nm的紫外光激发, 在616 nm处发出强烈的红色荧光。 当Eu3+掺杂量约为20% mol时, Zn1-xMo0.97Si0.03O4∶Eu3+x荧光粉在616 nm处的发光强度达到最大。 在引入Si4+离子后能显著增强Zn1-xMoO4∶Eu3+x的发光强度, 组成为Zn0.80Mo0.97Si0.03O4∶Eu3+0.20样品（激发峰值为393 nm）的荧光强度要比Y2O2S∶Eu3+0.05荧光粉的发光强度强2倍。 所以这种荧光物质能够更好地适用于白光LED。