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。     

金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的发光性能

采用高温固相法制备了金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)系列荧光粉,研究了不同浓度Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的晶体结构、Lu_2O_3基质中Bi~(3+)→Ho~(3+)的能量传递规律及合成粉体的发光性质。X射线衍射结果表明Bi~(3+)、Ho~(3+)掺杂对Lu_2O_3的立方相结构没有影响。在322 nm激发波长下发射出位于551 nm处Ho~(3+)的~5S_2→~5I_8跃迁;在551 nm监测下,合成的Ho~(3+)、Bi~(3+)共掺杂Lu_2O_3荧光粉出现Bi~(3+)的322 nm特征激发峰以及Ho~(3+)的448 nm处的~5I_8→~5F_1跃迁。当Bi~(3+)掺杂浓度为1.5%时,Bi~(3+)对Ho~(3+)的能量传递最有效,比单掺Ho~(3+)样品发射强度提高了34.8倍。Lu_(98.5%-y)O_3:1.5%Ho~(3+),y%Bi~(3+)(y=1,1.5,2)样品,随着Bi~(3+)掺杂浓度增加,用980 nm激发比322 nm激发在551 nm处获得的光强分别提高了13.3倍、16.8倍、14.2倍。通过计算得到Bi~(3+)和Ho~(3+)之间的能量传递临界距离为2.979 nm,且Bi~(3+)与Ho~(3+)之间的能量传递是通过偶极-四极相互作用实现的。     

Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er~(3+)荧光粉的制备及发光特性

用微波高温固相法合成了Er~(3+)单掺Lu_2O_3,Li~+与Er~(3+)共掺Lu_2O_3及Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er~(3+)的荧光粉。实验表明金属离子Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)、Er~(3+)掺杂Lu_2O_3,不影响Lu_2O_3的立方晶相。扫描电子显微镜测量表明,Li~+掺杂可以有效改善粉体的分散性和形貌,Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)共掺杂获得的粉体颗粒分布更加均匀,粒径范围为80～100 nm。379 nm激发下,Li~+与Er~(3+)共掺样品发光较单掺Er~(3+)样品在565 nm处的发光增强了4.5倍,而Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)与Er~(3+)共掺样品较其发光增强5.3倍。980 nm激发下,Li~+与Er~(3+)共掺样品,Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)与Er~(3+)共掺样品的发光分别比单掺Er~(3+)样品在565 nm处发光增强23倍与39倍,在662 nm处发光强度分别增强20倍与43倍。379 nm激发下,较单掺Er~(3+)的样品,掺杂Li~+的样品和Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)和Er~(3+)共掺的样品荧光寿命均有所增加,而Zn~(2+)、Er~(3+)共掺及Mg~(2+)、Er~(3+)共掺样品的荧光寿命则有所缩短。     

Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用高温熔融法制备Ce~(3+)或Tb~(3+)单掺和Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明:在紫外光的激发下,Tb~(3+)掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm),而Ce~(3+)掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃,在紫外光和X射线激发下均观察到Ce~(3+)离子敏化Tb~(3+)离子发光的现象,这是由于存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量转移。Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%,此时Ce~(3+)离子向Tb~(3+)离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下,Ce_2O_3摩尔分数为0.2%的Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi_4Ge_3O_(12)(BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍,积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%,这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。     

新型红色荧光粉NaLa_(0.7)(MoO_4)_(2-x)(WO_4)_x∶0.3Eu~(3+)的制备及发光性质研究

采用高温固相法合成具有余辉性能的发光材料NaLa_(0.7)(MoO_4)_(2-x)(WO_4)_x∶0.3Eu~(3+)(x=0,0.5,1,1.5,2)。用X射线衍射(XRD)和荧光光谱对样品的晶体结构和发光特性进行表征。测试结果表明,在900℃下烧结8 h所合成的NaLa_(0.7)(MoO_4)_(2-x)(WO_4)_x∶0.3Eu~(3+)样品为纯相Na La(Mo O_4)_2,样品可被近紫外光393nm和蓝光462 nm有效激发,其发射主峰位于615 nm处,属于Eu3+的5D0-7F2跃迁。Na La_(0.7)(Mo O_4)_(2-x)-(WO_4)_x∶0.3Eu~(3+)的发光强度随着W6+浓度的增加而增大,当W6+掺杂量x=1时发光最强,而后随W6+掺杂浓度的增加出现浓度猝灭现象。通过计算得到样品在393 nm和462 nm激发下的色坐标,当W6+的掺杂量x=1时,样品的红光色纯度最好。     

近紫外荧光粉SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)的光致发光特性

采用高温固相反应法制备了xCe~(3+)(x=0.01%,0.05%,0.10%和0.30%)激活的Sr_(1-x)Al_2Si_2O_8近紫外荧光粉,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构,通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。结果显示,在中波紫外光激发下,发射峰位于长波紫外区,归属于Ce~(3+)的5d→2 F5/2和5d→2 F7/2跃迁。激发波长308nm时,观察到近紫外SrAl_2Si_2O_8荧光粉的发光强度随Ce~(3+)掺杂量增加而先增大后减小,同时发射峰位置红移。280和325nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)具有两种性质不同的发光中心,该结论由监测320和390nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。离子半径的匹配性支持Ce~(3+)优先取代Sr~(2+),同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce~(3+)生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心,高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce~(3+)有效配位数减小,形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。紫外280nm激发下峰位348nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献,紫外325nm激发下发射峰位于378nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。紫外光激发下Ce~(3+)发射出较强的近紫外光,表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。     

Yb3+/Er3+/Gd3+掺杂Lu2O3、Y2O3荧光粉的上转换发光及温度特性

通过溶胶-凝胶法制备了Er~(3+)、Yb~(3+)和Gd~(3+)共掺杂的Y_2O_3、Lu_2O_3荧光粉,并研究了其上转换发光和温度敏感特性。在980 nm激光激发下,样品辐射出明亮的绿光、红光和弱的紫外光。并讨论了紫外区Er~(3+)→Gd~(3+)的能量传递。利用荧光强度比方法研究了基于Er~(3+)的~2H_(11/2)和~4S_(3/2)两个热耦合能级在313～573 K范围内的光学温度传感特性,当Gd~(3+)离子掺杂浓度为10%时,样品的灵敏度最大为0.005 91 K~(-1)。     

通过改变基质阳离子半径使O~(2-)→Eu~(3+)电荷迁移带红移

采用高温固相法在1 300℃合成了A_(0.98)Nb_2O_6∶Eu_(0.02)(A=Ca,Sr,Ba)荧光粉。X射线衍射(XRD)的结果表明烧结后得到的产物为纯相。利用稳态荧光光谱(PL)和漫反射光谱(DRS)对A_(0.98)Nb_2O_6∶Eu_(0.02)(A=Ca,Sr,Ba)的发光性质进行了研究。结果表明A_(0.98)Nb_2O_6∶Eu_(0.02)(A=Ca,Sr,Ba)荧光粉可以发射Eu~(3+)的特征红光,光强度按Ca Nb_2O_6Sr Nb_2O_6Ba Nb_2O_6从大到小排列。激发光谱中可以观察到Eu~(3+)离子的电荷转移跃迁(CT)和f-f跃迁吸收。其中CT吸收峰因基质阳离子半径的增大而发生了较大程度的红移,从270 nm红移到了330 nm。     

溶胶凝胶法合成CaYAlO_4∶Mn~(4+)红色荧光粉及其荧光性能研究

采用溶胶凝胶法合成CaYAl_(1-x)O_4∶xMn~(4+)红色荧光粉,用差热热重分析仪(DSC-TGA)、X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)以及荧光分光光度计对荧光粉进行结构和性能的表征,研究合成温度、反应时间及Mn~(4+)掺杂浓度对CaYAl_(1-x)O_4∶xMn~(4+)发光性能的影响。研究结果表明,在335 nm光激发下,荧光粉发射660~780 nm范围的红光,归属于Mn~(4+)的~2E_g→~4A_(2g)能级跃迁。在712 nm光监测下,样品呈现两组激发宽峰,分别归属于Mn~(4+)离子的~4A_(2g)→~4T_(1g)(335 nm)和~4A_(2g)→~4T_(2g)(475 nm)能级跃迁。当煅烧温度为1 200℃、反应时间为6 h和Mn~(4+)的掺杂摩尔分数为0.5%时,CaYAl_(1-x)O_4∶xMn~(4+)的发光强度最大。     

Dy~(3+)掺杂硼酸盐玻璃的制备、表征及发光特性

采用高温熔融-冷却法制备了一系列Dy~(3+)掺杂的B_2O_3-ZnO-Na_2O-Al_2O_3发光玻璃,通过红外光谱、紫外-可见-近红外光谱和荧光光谱等研究了其结构及发光特性。分析表明:制备的发光玻璃中出现基质组分的结构特征峰及Dy~(3+)的能级跃迁特征峰。在350 nm波长光激发下,样品的发光强度、黄蓝发射峰比、荧光寿命、色坐标及色温等均随Dy~(3+)浓度的变化发生明显的可调节变化。样品的荧光发射强度随Dy~(3+)浓度的增加呈现先增大后减小的变化,当Dy~(3+)掺杂摩尔分数为1.0%时,发光强度最大。此外,随着Dy~(3+)掺杂浓度的增大,发光玻璃的荧光寿命及发射光谱的色度坐标值、色温都呈现递减的趋势。这表明通过基质组分及掺杂元素的调节可以使得该硼酸盐体系发光玻璃获得高效可调节的光功能从而得到广泛应用。     

气源MBE外延自组装GeSi量子点的光致荧光

利用气源分子束外延技术(MBE)制作了GeSi自组装量子点样品.利用原子力显微镜(AFM)和光致荧光(PL)光谱研究了该量子点的形貌和光学性质.气源MBE在较低温度下生长的量子点材料具有较高的量子点覆盖度.200K以下载流子以局域激子形式束缚在量子点中,激子束缚能约为17 meV.升温至200 K,载流子的输运过程发生...     

Fe掺杂ZnO纳米薄膜的光致发光

采用溶胶-凝胶法制备了Zn_1-xFe_xO(x=0.01,0.05,0.10)纳米薄膜。X射线衍射谱显示所有样品均具有六角纤锌矿结构。而且在X射线衍射谱中没有发现其他相存在。研究了在不同的溶液浓度、退火温度和Fe浓度下制备的掺杂ZnO薄膜的光致发光谱。结果表明,热退火提高了样品的光学质量。溶液浓度为0.1mol/L,且Fe含量较低的条件下,样品的光学质量有所提高。     

玻璃中CdSeS纳米晶体的室温光致发光谱

对掺有过饱和的镉、硒和少量硫的玻璃在500～800℃分别退火4h,生长了不同尺寸的CdSe_1-xS_x纳米晶体。测量了纳米晶体的室温吸收光谱和光致发光(PL)光谱,550℃生长的样品在300～800nm的范围没有观察到吸收和发光峰,表明温度低于550℃玻璃中不能形成纳米晶体。生长温度在600～650℃,纳米晶体的PL光谱主要为两个宽的发光带,即带边激子发光带和通过表面态复合的发光带。随着生长温度的升高,带边复合发光的蓝移减小,通过表面态的发光逐渐消失,并出现了叠加于宽发光带上的一系列明显的弱发射峰。不同温度生长的样品中,叠加峰的能量相同。同一样品中叠加峰的能量不随激发光波长的变化而变化。     

纳米ZnO薄膜的光致发光性质

利用溶胶－凝胶法制备了纳米ZnO薄膜,室温下测量了样品的光致发光谱(PL)、吸收谱(ABS)、X射线衍射谱(XRD)．X射线衍射(XRD)的结果表明：纳米ZnO薄膜呈多晶状态,具有六角纤锌矿晶体结构和良好的C轴取向．观察到二个荧光发射带,中心波长分别位于395 nm的紫带、524 nm的绿带和450 nm附近的蓝带．证实了纳米ZnO薄膜绿光可见发射带来自氧空位(VO)形成的浅施主能级和锌空位(VZn)形成的浅受主能级之间的复合;450 nm附近的蓝带来自电子从VO的浅施主能级到价带顶或锌填隙(Zni) 到价带顶或导带底到VZn的浅受主能级的复合．     

多孔硅镍钝化处理的光致发光谱研究

报道了对多孔硅在NiCl2中电解钝化处理的一种新方法,观测了经不同时间处理后多孔硅的光致发光谱,其光谱表明,恰当的处理条件,可使峰值强度增大约2．5倍,峰值波长蓝移33nm,分析了现象发生的原因是由于多孔硅表面的SiHx中的H被Ni替换成SiNix的结果。     

六方氮化铝纳米线本征缺陷和氧杂质的光致发光谱研究

利用AlCl3和NaN3直接反应合成出六方结构氮化铝纳米线.变温光致发光谱显示,在可见光范围内有两个半高宽大约为5 nm的尖锐辐射峰,中心波长分别位于413 nm和422 nm处.同时,在近紫外区还有一个较宽的辐射带,随着温度升高,该辐射峰发生了明显的红移现象,其中心波长随温度线性变化.理论和实验分析表明,413 nm辐射与AlN本身性质无关,而422 nm辐射峰是与A1有关的两种本征缺陷所致.     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及其光致发光性质

利用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了ZnO薄膜,通过测量样品的透射谱、X射线衍射谱、扫描电子显微镜(SEM)图像和光致发光谱研究了其结构特征和发光性质.结果表明:在衍射角2θ=34.32°处出现了对应(002)晶面的强衍射峰,ZnO膜呈多晶状态,具有六角纤矿晶体结构和良好的C轴择优取向,薄膜中颗粒的平均粒径为56nm;光致发光呈多发光峰状,有中心波长为378nm的紫带,520nm绿带,446nm附近的蓝带以及发现未见报道过的绿带以后中心波长为586nm和570nm两个弱发射峰.实验结果表明,制备的ZnO薄膜具有发光特性,但内部与深能级发射相关的结构缺陷浓度还是较高,样品中两个低能量光致发光应来源于晶粒间界的缺陷能级,多缺陷能级导致了多发射峰的光致发光谱.     

球形ZnO的微波辅助合成及光谱研究

以Zn(NO₃)₂为原料,CO(NH₂)2为沉淀剂,加入表面活性剂甲基丙烯酸甲酯,经微波加热制备获得颗粒尺度为亚微米级的ZnO.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了制备条件对样品结构、形貌的作用;PL方法讨论了其荧光发光光谱.发现采用微波加热法获得的ZnO呈球形,尺度在100nm左右,相比较,传统高温加热获得的样品呈c轴优先取向的短棒状.讨论认为,由于微波辅助方法能够使前驱物温度梯度变化小,表面Zn²⁺,O²⁺析出均匀,因此有助于获得球形的粉末粒子.     

Photoluminescence study of aligned ZnO nanorods grown using chemical bath deposition

The photoluminescence study of self-assembled ZnO nanorods grown on a pre-treated Si substrate by a simple chemical bath deposition method at a temperature of 80 °C is hereby reported. By annealing in O₂ environment the UV emission is enhanced with diminishing deep level emission suggesting that most of the deep level emission is due to oxygen vacancies. The photoluminescence was investigated from 10 K to room temperature. The low temperature photoluminescence spectrum is dominated by donor-bound exciton. The activation energy and binding energy of shallow donors giving rise to bound exciton emission were calculated to be around 13.2 meV, 46 meV, respectively. Depending on these energy values and nature of growth environment, hydrogen is suggested to be the possible contaminating element acting as a donor.     

LB膜中混合聚集体的光致荧光特性研究

研究了不同活性分子（半花菁和氐盐）混合聚集体的形成以及紫外光照射对ＬＢ交替多层膜光致荧光（ＰＬ）特性的影响。在半花菁和氐盐混合的ＬＢ膜中,由于不同分子间较强的相互作用使混合膜的荧光光谱较纯半花菁和氐盐分子膜分别发生了蓝移和红移。利用紫外光照射可以使分子的聚集体部分分解甚至破坏分子的结构,导致光致荧光强度明显减弱。