Eu掺杂SiO2纳米基质的发光特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了Eu掺杂的SiO₂干凝胶,分别用光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(IR)谱等分析手段对样品进行了表征,研究了SiO₂的基质中Eu³⁺、Eu²⁺的发光特性以及退火温度对发射光谱的影响,并对其发光机理进行了分析。结果表明,样品掺杂均匀,颗粒尺寸大约在50~80 nm,硼(B)离子进入SiO₂网格,成为了基质的一部分,改变了基质的网络结构。当采用258 nm激发样品时,随着退火温度的升高,红光发射强度先增强后减弱。对于经800 ℃退火处理的样品红光发射最强,出现了576 nm(⁵D₀ →⁷F₀),620 nm(⁵D₀ →⁷F₂),658 nm(⁵D₀ →⁷F₃)3条谱线,其中主峰位于 620 nm红光发射,对应于Eu³⁺离子的⁵D₀ →⁷F₂超灵敏跃迁,进一步说明B离子参与到基质中,形成了Si—O—B键,导致Eu³⁺离子所处配位环境的对称性降低,从而有利于Eu³⁺离子的特征发射;当采用271 nm激发样品时,随着退火温度的升高,蓝光发射强度先增强后减弱,经850 ℃退火的样品400~500 nm蓝光发射最强,归属于Eu²⁺的5d→4f的跃迁发射,证明在铝离子(Al³⁺)存在的情形下,在高温退火过程中Al³⁺部分取代Si⁴⁺形成AlO^-₄基团,掺杂Eu³⁺填补AlO^-₄基团附近的空位,增加了Eu³⁺周围的AlO^-₄四面体中氧原子的电子给予能力,使得Eu³⁺还原成Eu²⁺,从而得到了较强的蓝光发射。但是,当退火温度达到900 ℃时,由于稀土离子发生位置的迁移形成团簇红光和蓝光都明显地降低。     

Tm3+在二苯甲酰基甲基亚砜配合物体系中对Dy3+的荧光增强效应

合成了六种高氯酸掺杂稀土(Dy³⁺,Tm³⁺)与二苯甲酰基甲基亚砜的配合物。经元素分析、稀土络合滴 定、摩尔电导率及差热-热重分析,表明配合物组成为 (Dy_x,Tm_y)L₅(ClO₄)₃·3H₂O(x : y=1.000 : 0.000,0.995 : 0.005,0.990 : 0.010,0.950 : 0.050,0.900 : 0.100,0.800 : 0.200;L=C₆H₅COCH₂SOCH₂COC₆H₅)。并详细讨论了六种稀土配合物的荧光光谱。从配合物的荧光光谱图可以看出,Tm³⁺对Dy³⁺的荧光有增强效应。这可能 是因为在惰性稀土离子Tm³⁺与活性稀土离子Dy³⁺之间有能量的传递。而且当Dy³⁺与Tm³⁺的量比为0.950 : 0.050时,掺杂配合物表现出最佳的发光性质。另外,Tm³⁺对577.4 nm处⁴F_9/2→⁶H_13/2 峰的荧光敏化作用的程度高于对487 nm处⁴F_9/2→⁶H_15/2 峰的荧光敏化作用。⁴F_9/2→⁶H_15/2 峰的荧光强度增强了212％,而⁴F_9/2→⁶H_13/2峰的荧光强度增强了264％。所以,Dy³⁺离子的两个特征峰的发射强度比趋近于1,为1.078,使得配合物在紫外灯下发白色荧光。有可能成为一类发白色荧光的发光材料。     

红色LiMBO3 : Re3+(Re=Eu,Sm) 发光材料的特性

采用固相法制备了红色LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Re³⁺(Re=Eu, Sm)发光材料,研究了材料的发光性能。研究发现LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Eu³⁺材料呈现多峰发射,最强发射分别位于610,615,613 nm处,分别监测这三个最强峰,所得激发光谱峰值位于369,400,470 nm。LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Sm³⁺材料也呈多峰发射,分别对应Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_5/2、⁴G_5/2→⁶H_7/2和⁴G_5/2→⁶H_9/2跃迁发射;分别监测602,599,597 nm三个最强发射峰,所得激发光谱峰值位于374,405 nm。研究了激活剂浓度对材料发射强度的影响,结果随激活剂浓度的增大,发射强度先增强后减弱,即,存在浓度猝灭效应。实验表明,加入电荷补偿剂Li⁺、Na⁺或K⁺均可提高LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Re³⁺(Re=Eu, Sm)材料的发射强度。     

Ca9R(VO4)7 : Eu3+ 发光粉的发光特性

采用高温固相法制备了Eu³⁺离子激活的Ca₉R(VO₄)₇(R = Y, La, Gd)红色发光粉,并利用荧光光谱对发光粉的特性进行研究。激发光谱中,Ca₉Y(VO₄)₇ : Eu³⁺ , Ca₉La(VO₄)₇ : Eu³⁺和Ca₉Gd(VO₄)₇ : Eu³⁺都有两个宽的VO^3-₄激发带和Eu³⁺的特征激发峰。发射光谱中,在Ca₉Y(VO₄)₇ : Eu³⁺ 和Ca₉La(VO₄)₇ : Eu³⁺中的350~550 nm范围内出现VO^3-₄的发射带,而在Ca₉Gd(VO₄)₇ : Eu³⁺中却没有观察到VO^3-₄的发射。在这三种发光粉中,Ca₉Gd(VO₄)₇ : Eu³⁺的发光强度远远高于其它两种,这是由于Gd³⁺的存在有效地使能量通过Gd³⁺ →VO^3-₄ → Eu³⁺及Gd³⁺ → Eu³⁺的两种方式进行能量传递,从而提高了Eu³⁺发光效率。     

LiMBO3 : Dy3+材料的发光特性

采用固相法制备了LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料,并研究了材料的发光特性。LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料的发射光谱均呈多峰发射,对应于Ca,Sr,Ba,其主发射峰分别是Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2(484,486,486 nm),⁶H_13/2(577,578,578 nm)和⁶H_11/2(668,668,666 nm)跃迁。监测黄色发射峰时,所得激发光 谱峰值位置相同,主激发峰分别为331,368, 397,433,462,478 nm,对应Dy³⁺的⁶H_15/2→ ⁴D_7/2,⁶P_7/2,⁶M_21/2,⁴G_11/2,⁴I_15/2和⁶F_9/2跃迁。研究了敏化剂Ce³⁺及电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺对LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料发光强度的影响。结果显示:加入敏化剂Ce³⁺提高了材料的发光强度,发光强度最大处对应的Ce³⁺浓度为3%;加入电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺后,材料的发光强度也得到了明显提高,但发光强度最大处对应的Li⁺、Na⁺和K⁺浓度不同,依次为4%、4%和3%。     

Tm3+/Yb3+共掺杂玻璃和玻璃陶瓷中蓝色 上转换发光中的能量传递过程

利用高温固相法制备了Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂的氟氧化物玻璃和玻璃陶瓷材料,在980 nm的激光激发下,样品发射出明亮的蓝色上转换荧光。通过对玻璃和玻璃陶瓷样品的对比,发现Tm³⁺离子和Yb³⁺离子之间存在着Tm³⁺(³H₄)→Yb³⁺(²F_5/2)的反向能量传输通道,并且与晶场有较强的依赖关系。分析了在玻璃和玻璃陶瓷中蓝色上转换发光过程,随着敏化剂Yb³⁺浓度的增加,在玻璃中正向和反向能量传递的竞争作用使得Tm³⁺离子在Yb³⁺离子的最佳浓度时上转换发光最强;而在玻璃陶瓷中, Tm³⁺离子的上转换发光始终随着Yb³⁺离子的浓度增加而增强。     

高性能Sr2-xBaxSiO4 : Eu2+ 荧光材料的合成及发光

研究了Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 荧光材料作为白光LED发光体的可行性和应用特性。采用高温固相法制备了Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 材料系列样品,对样品的成分配比、阴离子掺杂、合成温度和时间进行了系统实验,利用XRD、SEM、光谱测试及封装测试等手段对样品的组成、结构、形貌特征及应用性能进行了表征。研究表明Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 荧光材料具有激发范围宽(300~500 nm)、发射范围宽(500~600 nm)的特点。通过控制碱土金属的比例可以精确控制材料的发射波长,在Ba掺杂范围0≤x<0.5内可以获得550~560 nm的发射,与YAG材料相比在光谱上增加了红色成分。通过引入恰当助熔成分进行阴离子掺杂,精确控制烧结工艺等手段极大提高了550~560 nm发射的发光强度和光转换效率。封装应用和测试证明,本研究优化制备的高性能Sr_2-xBa_xSiO₄ ∶ Eu²⁺ 荧光材料的光转换效率普遍可达到YAG材料的95％,在显色指数、色温和色纯度方面也优于或相当于YAG材料,并且具有较好的芯片适应性和较多的红色成分,是较为理想的应用于白光LED的荧光材料,特别适合于暖白光LED的制备。     

Y0.795-xGdxYb0.2Tm0.005F3纳米晶合成及 Tm3+和Gd3+的上转换发光

利用水热法合成了氟化物Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃ (x=0.0,0.1,0.2,0.5,0.8)纳米晶。研究了退火后系列样品的上转换发光性质以及激发态辐射跃迁寿命。在980 nm激发下,Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃纳米微晶样品中观察到了Tm³⁺的蓝光上转换发射及紫色、紫外发射增强现象,同时还观察到Gd³⁺的⁶D_9/2、⁶I_J、⁶P_5/2及⁶P_7/2到基态⁸S_7/2的发射。实验结果表明:样品半个波长量级的颗粒尺寸是Tm³⁺紫外上转换增强以及Tm³⁺到Gd³⁺发生有效能量传递的重要因素。     

Pr3+ 掺杂透明氟氧化物玻璃陶瓷的光谱特性

用不同的激发波长532,514.5,476.5 nm,研究稀土Pr³⁺ 掺杂的透明氟氧化物玻璃陶瓷中Pr³⁺ 在LaF₃ 微晶环境和玻璃环境中的不同的荧光行为。对于微晶中的Pr³⁺ 离子,当用532 nm 和514.5 nm激发玻璃陶瓷时,观察到从³P₀ 能级到³H₅ 能级的发射,和¹D₂ 能级到基态³H₄能级,³P₀ 能级到³H₆ 能级的发射。我们认为微晶中Pr³⁺ 离子的³P₀ 能级上的电子布局是依靠电声子耦合-多声子辅助来实现的。为了进行比较,用476.5 nm 共振激发玻璃及微晶中Pr³⁺ 离子的³P₀ 能级,观察到³P₀ 能级到很多低能级如:³H₅、 ³H₆、³F₂的跃迁。而当在532 nm 和514.5 nm 非选择激发时,只有 ³P₀ 能级到³H₅ 能级的发射存在。我们认为这是由于不同的激光波长选择激发了不同环境中的Pr³⁺ 离子,532 nm 和514.5 nm 激发线选择激发了电声子耦合环境强中Pr³⁺ 离子。不同Pr³⁺ 离子掺杂摩尔分数分别为0.005%,0.05%,0.5%的发射光谱的研究还表明,这些电声子耦合环境强中的Pr³⁺ 离子浓度很高,很容易发生浓度猝灭现象。最后,用拉曼光谱研究了这类玻璃陶瓷的结晶性为和振动特性。     

水热法合成纳米晶NaYF4 : Er3+,Tm3+,Yb3+ 的上转换发光特性

以EDTA为络合剂,用水热法合成了Er³⁺,Tm³⁺和Yb³⁺共掺杂的NaYF₄纳米晶。XRD和TEM的结果表明:粒径约为30 nm,属于六方晶系。在980 nm半导体激光器激发下,研究了不同Er³⁺离子掺杂浓度对Tm³⁺和Er³⁺离子上转换发光性能的影响,光强与泵浦功率的双对数曲线表明,474,525,539,650 nm的发射均属于双光子过程,408 nm的发射属于三光子过程。讨论了样品的协作敏化和声子辅助共振能量传递的上转换发光机制。     

钒磷酸钇铕PDP用荧光粉的合成及其发光特性研究

采用共沉淀法成功合成了Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉,并利用SEM、变温紫外激光激发及真空紫外激发下的发射光谱对所合成粉体的表面形貌及发光性能进行了表征。试验结果表明,与高温固相合成法相比,共沉淀法合成的Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉的颗粒形貌好,发光强度明显提高;在325nm激光激发下,低温时存在基质VO4^3-的蓝色宽带发射,随着温度升高,VO4^3-吸收的激发能量逐渐传递给Eu^3＋,使其发光逐渐增强,当温度高于临界点时,Eu^3＋发射出现温度猝灭;Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉发射主峰位于619nm,色纯度好,且发光亮度与彩色PDP用商品红粉（Y,Gd）BQ：Eu^3＋相当。     

MO-Y2O3-B2O3:Re(M=Mg,Sr;Re=Eu,Tb)的真空紫外光谱特性

采用高温固相反应法合成了掺杂Eu3 及Tb3 的17MO-7.88Y2O3-75B2O3样品,研究了它们的光谱特性,结果表明,MO-T2O3-B2O3基质在真空紫外(VUV)区有很强的吸收,MgO-Y2O3-B2O3:Eu在147nm真空紫外光激发下产生对应于Eu3 的5D0→7FJ(J=1,2,3,4)跃迁的590和613 nm强发射峰;MgO-Y2O3-B2O3:Eu中Sr的引入使材料体系在147 nm附近的吸收和在613 nm附近的发射获得明显增强;MgO-Y2O3-B2O3:Tb的真空紫外激发谱除在147 nm附近的基质吸收外,还有对应于Tb3 的4f75d→4f8跃迁位于170,178,195,204,225 nm左右的一组谱峰,两者相互叠加使得材料在真空紫外区(120～220 nm)内都有很好的吸收.     

Sr3Gd(PO4)3:Tm3+的真空紫外光谱特性

研究了Sr3Gd(PO4)3 : Tm3 和GdPO4 : Tm3 样品的结构特性、光谱特性.GdPO4 : Tm3 为单斜晶系,基质掺入铥离子后结构没有明显变化.GdPO4:Tm3 在164和210 nm附近有强烈的吸收峰.位于164 nm附近的强烈的吸收峰是归因于基质的吸收引起,210 nm附近的吸收峰则归因于Gd 的8S7/2-6GJ的能级跃迁.在164 nm真空紫外光激发下,样品于453及363 nm处有较强的发射峰,发射主峰位于453nm,属于Tm3 的1D2→3H4(22,123 cm-1)跃迁的典型发射.由于阳离子质量的不同,Sr3Gd(PO4)3:Tm3 在166 nm附近的激发峰高于GdPO4: Tm3 的同位置的激发峰,其在363 nm处的发射有明显减弱,而在453 nm处的蓝色发射有显著的增强.     

(Y,G d)(P,V)O4:Eu3+荧光粉的发光特性

采用高温固相方法合成了(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺,经X射线结构分析确定为四方晶系,体心结构,空间群为I4₁/amd[141]。研究了(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺在VUV及UV激发下的光谱特性,讨论了激活剂Eu³⁺的浓度对发光亮度的影响。(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺荧光粉的发射主峰在619nm,证明Eu³⁺离子占据了非反演对称中心的位置。在(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺(监控619nm)的激发谱,有一个中心位于156nm的吸收带,它属于基质的吸收带。将(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺的发光性能与PDP商用红粉(Y,Gd)BO₃:Eu³⁺进行了比较。(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺的发射主峰在619nm,比发射主峰为593nm的(Y,Gd)BO₃:Eu³⁺色纯度好,是一种很有应用前景的发光材料。     

CaMgSi2O6:Eu的真空紫外光谱特性

采用高温固相反应利用原料CaCO3,MgO,SiO2和Eu2O3合成CaMgSi2O6:Eu3 样品,并研究了其结构特性、光谱特性.CaMgSi2O6:Eu3 属于单科晶系,基质掺入Eu离子后结构没有明显变化.CaMgSi2O6:Eu3 在147 nm真空紫外光激发下呈红色发射,发射主峰位于611 nm,是Eu3 的5D0→7F2跃迁的典型发射.当Eu3 的相对摩尔浓度在0.02到0.10 mol之间变化时,由相关数据可以发现有浓度猝灭现象发生.CaMgsi2O6:Eu2 在172 nm真空紫外光激发下呈蓝色发射,发射主峰位于452 nm,是Eu2 的5d→4f跃迁的典型发射.添加不同浓度的H3BO3后可大大提高样品的发光强度.     

惰性离子(La3+,Y3+,Gd3+)对配合物苯乙酮酸邻菲咯啉铕荧光性能的影响

以苯乙酮酸和邻菲咯啉为配体,不同摩尔比铕和惰性离子(La3 ,Y3 ,Gd3 )为中心离子,合成了系列配合物EuxRE1-xL3phen(RE=La,Y,Gd),测定了其荧光激发光谱和荧光发射光谱,研究了惰性离子(La3 ,Y3 ,Gd3 )对Eu3 荧光性能的影响.结果表明,配合物激发光谱相似,均在350～360 nm范围内出现最大激发,属于配体的吸收峰,在398 nm附近出现弱的激发为Eu3 的吸收峰;系列配合物荧光发射光谱相似,均显示Eu3 离子的特征发射光谱,位于583,595,617,654,703 nm附近出现5组强度不同的发射峰,分别归属为Eu3 的5D0-7F0,5D0-7F1,5D0-7F2,5D0-7F3,5D0-7F4能级跃迁.发射光谱表明,系列配合物中La3 离子对Eu3 的荧光发射峰峰位影响最大,EuxLa1-xL3phen中La3 的摩尔分数为0.7时,Eu3 的5D0-7F2跃迁可改变5.2 nm,而Y3 和Gd3 对Eu3 的荧光发射峰峰位影响较弱,配合物EuxY1-xL3phen和EuxGd1-xL3phen中Eu3 的荧光发射峰位变化较小,最大时仅改变2 nm;发射光谱强度表明,La3 对Eu3 的荧光发射影响最大,EuxLa1-xL3phen中La3 含量为0.7时,可使其相对荧光强度增大2倍以上,对其具有很好的敏化作用.这对人们寻找发光性能好、价格便宜的发光材料提供了理论依据.     

LnZr(BO3)2:Eu3+(Ln=Ba,Sr)的真空紫外光谱特性的研究

采用高温固相法合成了Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3 系列样品,样品Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3 激发谱在130～170nm和230 nm区域有两个很强的吸收带,位于130～170nm的吸收带主要是硼酸盐基质的吸收;位于230nm附近的吸收主要是Eu3 电荷转移态的吸收.当在样品中以Al部分取代Zr时,电荷转移态的吸收明显增强,并且Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3 发射强度也会明显增强;随着x的增大,硼酸盐基质的吸收强度减弱,基质吸收带的主峰值向低能方向移动了大约30 nm.样品Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3 在147nm激发下,发射出主峰值位于616nm的强红光,对应Eu3 电偶极(5D0→7F2)跃迁发射.     

Eu3+摩尔浓度对Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+红色长余辉材料光谱的影响

用高温固相法制备了Y2O2S：Eu^3 ,Mg^2 ,Ti^4 红色长余辉材料。测量了该材料的余辉曲线,余辉时间为1h以上;由X射线衍射得到晶体结构为Y2O2S.测量了不同Eu^3 摩尔浓度下的激发光谱和发射光谱,得到从^5DJ(J=0,1,2,3)^-7FJ(J=0,1,2,3,4,5)的发射谱线,并得到位于260,345,468和540nm激发峰。由于激活剂饱和效应,Y2O2S：Eu^3 ,Mg^2 ,Ti^4 发射光谱中513．6,540．1,556．4,587．3和589．3nm属于从^5D2,^5D1到^7FJ(J=0,1,2,3,4)跃迁的发射峰随Eu^3 摩尔浓度的增加相对削弱;激发谱包括位于350nm左右属于电荷转移态吸收(Eu^3 -O^2-,Eu^3 -S^2 )的激发主峰和在可见光区位于468,520和540nm属于Eu^3 离子4f-4厂吸收的激发峰。随着Eu^3 摩尔浓度的增加,位于468,520和540nm的激发峰相对增强。     

Li+共掺杂GdTaO4:Eu3+发光增强效应的研究

测量了不同浓度Li+共掺杂下GdTaO4:Eu3+荧光粉材料的X射线衍射谱(XRD)、发射光谱以及红外透射谱,并应用Judd-Ofelt理论,由发射光谱得到Eu3+的光谱跃迁强度参数Ω2.发现Li+共掺杂有助于提高GdTaO4:Eu3+的发光强度,当x=0.06和0.10时,612 nm处的发光强度分别被提升了1.7倍和1.5倍.发光增加的原因是因为Li+的助熔剂效应有效提高了GdTaO4材料的结品性能,并抑制了Cd2O3和Ta2O5杂相的产生,而非所推测的掺Li+引起了配位场对称性降低,从而导致宇称禁戒的放宽.此时Gd0.92-xLixTaO4:Eu3+0.08材料不仪结晶性能较好,而且Gd2O3和Ta2O5杂相也相对较少,故而发光增强最为明显.     

白光LED用Ba3SiO4Cl2∶Eu2+材料的光谱特性

采用高温固相法合成了Ba₃SiO₄Cl₂∶Eu2+蓝绿色荧光粉,并测量了材料的光谱特性等。研究结果显示,在365 nm近紫外光激发下,Ba₃SiO₄Cl₂∶Eu2+材料呈双峰宽带发射,主发射峰分别为445和510 nm;分别监测这两个发射峰,所得激发光谱覆盖范围为250～450 nm,主激发峰分别为350和400 nm,但光谱分布不同,说明两发射峰来源于不同的Eu2+发光中心。研究了Eu2+掺杂浓度对材料光谱性能的影响,发现随Eu2+掺杂量的增大,445 nm发射峰的强度增加,而510 nm发射峰的强度减弱。采用去离子水清洗Ba₃SiO₄Cl₂∶Eu2+材料后,445 nm发射峰消失,只保留了510 nm发射峰,且发射峰的强度明显减弱。