YAG：Ce发光材料合成的助熔剂研究

采用高温固相法合成YAG:Ce荧光粉时,传统的以硼酸为助熔剂的产物硬度很大,处理过程中容易破坏晶体形貌,影响发光性能.采用氟化物助熔剂(MgF₂、CaF₂、SrF₂、BaF₂、AlF₃)及它们与H₃BO₃混合助熔剂来制备YAG:Ce,研究了助熔剂种类及其浓度对制得的粉体发光性能的影响,比较了它们的晶体形貌与物相组成.结果表明,采用不同助熔剂合成的YAG:Ce的激发光谱及发射光谱基本相同,而BaF₂、AlF₃、SrF₂及它们与H₃BO₃的混合助熔剂系列,可在一定程度上降低产品硬度、提高产品发光亮度;其中H₃BO₃~SrF₂系列、H₃BO₃~BaF₂系列的晶化程度与粒度分布均有改善;H₃BO₃~BaF₂系列的物相组成比较纯,除Y₃Al₅O₁₂主相外基本无杂相.     

新型红色荧光粉Na2Ca4(PO4)2SiO4:Eu3+,Bi3+的制备及发光特性

用高温固相法合成了用于白光LED的Na2Ca4(1-x-y)(PO4)2SiO4:xEu3+,yBi3+红色荧光粉.研究了助熔剂H3BO3、二次煅烧时间和稀土掺杂量等制备条件对样品发光性质的影响.结果表明,在1 200℃、助熔剂H3BO3加入量为样品质量的3.8%时可得到更有利于发光的α-NCPS基质,而且掺入Eu3+...     

助熔剂法制备的(Ce0.67,Tb0.33)MgAl11O19绿色荧光粉的发光性能

选取典型的助熔剂,利用助熔剂法制备了节能灯用(Ce0.67,Tb0.33)MgAl11O19绿色荧光粉,并对其发光性能进行了对比测试。研究了各单一或复合助熔剂对(Ce0.67,Tb0.33)MgAl11O19荧光粉的发光亮度及颗粒形貌的作用及影响,并找到了最佳复合助熔剂组分为0.2%H3BO3+2.0%Li2CO3+2.0%AlF3(质量分数)。所制备的(Ce0.67,Tb0.33)MgAl11O19荧光粉样品具有较为规则的形貌,且发光亮度与(Ce0.67,Tb0.33)MgAl11O19现有商用粉的比值为103:100。     

Ba3La(BO3)3基质中Tb3+的光致发光

以高温固相法合成了Ba3La(BO3)3∶Tb3 发光材料。在254nm紫外光激发下,研究了Ba3La(BO3)3∶Tb3 的激发光谱、发射光谱、发光强度与Tb3 浓度的关系。确定了Ba3La(BO3)3基质中Tb3 的自身浓度猝灭机理;探讨了助熔剂LiCO、敏化剂Ce3 、Bi3 的加入对荧光粉的发光强度的影响。     

微波合成的纳米球形CaS∶Ag+荧光体的荧光光谱

在微波场作用下 ,快速合成了CaS∶Ag+荧光体 ,用X射线粉末衍射 (XRD)分析证实了它们是立方晶相。测定了它们的激发光谱和发射光谱 ,发现其发射峰位于 372nm、45 0nm和 5 77nm ,分别是由A′gCa V2 +S 中心的Ag+离子、间隙Ag+离子、A′gCa的Ag+离子和CaS基质自激活产生的 ,随着Ag+的掺杂浓度和助熔剂的改变 ,Ag+离子的几个发光中心互相转化 ,荧光体发出不同颜色的荧光。用扫描电镜 (SEM)观察了它们的晶体形貌和尺寸大小 ,结果表明CaS∶Ag+荧光体的晶体形貌都是球形的 ,但其粒径和晶体的分散性受Ag+的掺杂浓度和助熔剂的影响 ,出现了纳米晶 ( 7～ 10 0nm)和亚微米晶 ( 12 5～ 30 0nm)。     

近紫外光激发单一基质白光荧光粉Ca_3Y_2Si_3O_(12)∶Dy~(3+)的制备及发光特性

采用高温固相法在1 400℃下合成了近紫外光激发的单一基质白光荧光粉Ca3Y2-xSi3O12∶xDy3+。XRD检测结果显示,合成的荧光粉主晶相为Ca3Y2Si3O12。荧光光谱分析结果表明:Ca3Y2-xSi3O12∶xDy3+硅酸盐荧光粉可以被348 nm的近紫外光激发,产生白光发射,两个主发射峰位于481 nm(4F9/2→6H15/2)和572 nm(4F9/2→6H13/2)。用481 nm最强峰监测,得到主激发峰位于348 nm的激发光谱,该光谱覆盖了300~450 nm的波长范围。研究了Dy3+离子掺杂浓度及助熔剂H3BO3对荧光粉发光特性的影响,Dy3+离子的最佳掺杂量x(Dy3+)为5%,助熔剂的最佳质量分数为2%。色坐标分析显示:荧光粉的色坐标随着掺杂离子浓度及助熔剂加入量改变而发生变化。x(Dy3+)为5%且H3BO3的质量分数为2%的样品的色坐标为(0.29,0.33),位于标准白光点的色坐标范围内。     

YAG∶Ce3＋荧光粉的高温固相合成及发光研究

采用高温固相法合成YAG∶Ce3＋发光材料。用正交试验法设计实验,确定Ce3＋掺杂量、焙烧温度、焙烧时间的最佳条件。研究结果发现：（1）荧光粉发光强度的影响因素排列顺序是：焙烧温度＞焙烧时间＞Ce离子掺杂量。其中焙烧温度的影响最为关键,其次是焙烧时间的影响,而Ce离子掺杂量的影响较小。（2）用高温固相法制备YAG∶Ce3＋荧光粉的最佳工艺参数为：焙烧温度1600℃,Ce离子掺杂量0.10 mol ,焙烧时间4 h ,即 A5 B5 C3组合。依此条件,合成的荧光粉发光最好。另一个最优组合是：焙烧温度1600℃,Ce离子掺杂量0.08 mol ,焙烧时间4 h ,即A5 B4 C3组合。依此条件,合成的荧光粉发光也很好,但稍弱于A5B5C3组合。对合成YAG∶Ce3＋发光材料的激发（343和467 nm）、发射（529 nm）光谱的峰形变化及跃迁性质进行了深入分析及指认。     

纳米YAG∶Ce3+, Mn+(Mn+=Ca2+, Gd3+)荧光粉的结构与发光性能

当前商用白光LED器件中YAG∶Ce3+荧光粉的单一黄光发射,导致其缺乏红光限制了器件的应用和发展,在YAG∶Ce3+中掺杂其他离子是解决该问题的有效途径之一。采用溶胶凝胶法制备了系列单掺Ce3+,Ca2+和Gd3+的YAG纳米荧光粉。研究了离子掺杂量对荧光粉的物相、结构、形貌、粒度、发光性能及量子效率的影响,分析了发光机理。结果表明：制备的纳米荧光粉粒径为100～200 nm。Ce3+和Gd3+掺杂时均得到YAG纯相,但晶体结构膨胀,晶面衍射峰向小角度方向移动。样品结晶度随Ce3+和Ca2+(<0.025 mol)掺杂量增大变化不明显,随Gd3+则呈现逐步降低趋势。三种离子掺杂量增大时,Ce3+的晶格能上升,5d能级晶体场劈裂加剧;Gd系列荧光粉激发和发射光谱随掺杂量的增大发生红移,Ce和Ca系列则因掺杂量小表现不明显。荧光粉发光强度随Ce3+掺杂量上升先增大后减小,最佳掺杂量为0.06 mol;随Gd3+掺杂量增加逐步降低;随Ca2+掺杂量增大则急剧下降,0.03 mol掺杂量时荧光强度几乎为零,YAG晶体结构破坏,生成YAM和YAP相。研究的开展,将对后续纳米YAG荧光粉及其相关功能材料的进一步开发使用提供一定的理论依据和实践参考。     

Ca_3La(BO_3)_3∶Tb~(3+)的合成与发光性质

高温固相反应法合成了Ca3La(BO3)3∶Tb3 光致发光材料。利用扫描电镜和激光衍射分析仪测定了样品的晶粒形貌及粒径大小分布,利用荧光分光光度计研究了Ca3La(BO3)3∶Tb3 的光致发光特性。确定了在Ca3La(BO3)3基质中Tb3 离子浓度对其发光强度的影响及其自身浓度猝灭机理;探讨了助熔剂L i2CO3、敏化剂Ce3 离子的加入对荧光粉发光强度的影响。     

PbO对YAG∶Ce3+发光性能的影响

在YAG∶Ce3+荧光粉中加入黄色PbO,得到YAG∶Ce3+,Pb2+荧光粉。比较了PbO掺入前后荧光粉的发射光谱,结果表明:PbO的加入可以使Ce3+的黄光发射发生红移,增加了光谱的红光成分;同时,Ce3+的发射强度也有所增加,形貌表明PbO可能起助熔作用,在PbO的含量为5%时,强度增加10%。比较YAG∶Ce3+,Pb2+和YAG∶Ce3+的温度特性曲线,证明YAG∶Ce3+,Pb2+荧光粉的温度特性好于YAG∶Ce3+荧光粉。     

三价铈离子5d态的晶场参数和能级位移

本文计算了LaF3,LuF3,CaF2,SrF2和BaF2中Ce3+离子5d态的晶场参数,计算结果和实验符合很好,同时讨论了5d态能级中心在晶体中的下降原因。     

助熔剂对绿色荧光粉Ba2 SiO4∶Eu2+ 颗粒形貌及发光性能的影响

采用高温固相法在弱还原气氛下合成了Ba₂SiO₄∶Eu²⁺绿色荧光粉,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光分光光度计考察了不同助熔剂对Ba₂SiO₄∶Eu²⁺荧光粉的结晶度、物相纯度、颗粒形貌和发光强度的影响,并详细讨论了不同助熔剂在荧光粉制备过程中的作用机理。结果表明:不加助熔剂时样品存在BaSi₂和SiO₂杂相;利用NH₄F、Na₂CO₃或H₃BO₃作为助熔剂时会抑制BaSi₂杂相的形成,而BaF₂作助熔剂可以得到纯的斜方晶系。与未加助熔剂合成的荧光粉相比,添加质量分数为2% 的BaF₂、NH₄F或Na₂CO₃后合成样品的发光强度分别提高了138%,81%和34%;而质量分数为2%的H₃BO₃作助熔剂时,荧光粉的发光强度反而降低了14%。BaF₂作助熔剂合成的荧光粉颗粒形貌接近球形,以NH₄F、Na₂CO₃或H₃BO₃作助熔剂合成的荧光粉颗粒形貌分别为不规则片状、纺锤体形和不规则多边形大颗粒。     

Dy3+和Ce3+共掺Y3Al5O12荧光粉的制备及发光性质

用高温固相法制备了YAG:5%Dy^3+以及(Ce 0.01 Dy y Y 0.99-y)3A15O12(y=0%,1%,3%,5%,7%,9%)荧光粉。XRD结果表明,NH 4Cl、LiCl、H3BO3三种助熔剂比较,添加H3BO3可有效降低YAG晶体的结晶温度,有效阻止中间相YAlO 3的形成。H3BO3做助熔剂在1450℃煅烧6 h制备的Dy^3+和Ce^3+掺杂Y 3Al 5O 12荧光粉具有单一YAG立方相结构,且随Dy^3+掺杂浓度增加,(420)衍射峰逐渐向小角度偏移。在583 nm监测下;与单掺1%Ce^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在342 nm处的吸收均减弱;与单掺5%Dy^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在351 nm处的吸收明显增强。351 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Ce^3+在526 nm处的发射强度逐渐减小,而在583 nm处的发射强度先增加后减弱,这说明351 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中存在Ce^3+向Dy^3+的部分能量传递。465 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺杂样品中只出现Ce^3+的发射峰,且随Dy^3+浓度增加,Ce^3+发光减弱。当Dy^3+离子浓度为3%时,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Dy^3+相对光强达到最大,此时Ce^3+→Dy^3+能量传递效率为15.7%。405 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,合成粉体中Ce^3+的寿命逐渐减小。经计算,Ce^3+→Dy^3+能量传递临界距离为3.464 nm,为电四极-电四极相互作用的共振能量传递。     

硼酸对亚微米级Ca3Sc2Si3O12:Ce绿色荧光粉的制备及发光性能的影响

采用凝胶-燃烧法合成了Ca₃Sc₂Si₃O₁₂ ∶Ce绿色LED用荧光粉,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱仪等对合成产物进行了分析和表征.结果表明:通过添加H₃BO₃做助熔剂,制得的荧光粉晶相纯正,颗粒形貌均呈现为较规则的类球形,而且所得荧光粉的粒径均小于1 μm.发射光谱呈现为一宽带,发射主峰位于505 nm,该宽峰对应于Ce³⁺关键词： 白光LED 荧光粉 3Sc₂Si₃O₁₂ ∶Ce')" href="#">Ca₃Sc₂Si₃O₁₂ ∶Ce 发光     

LnAlO3中Ce3+,Tb3+,Dy3+的发光及Ce-Tb,Ce-Dy的敏化发光(Ln=La,Gd,Y)

本文采用BaF2作为助熔剂和抑制剂经固相反应合成了一系列以LnAlO3(Ln=La,Gd,Y)为基质的磷光体,系统地研究了LnAlO3中Ce3+,Tb3+,Dy3+的发光及Ce-Tb,Ce-Dy的敏化发光,发现随Ln的不同,LnAlO3作为基质对激活剂的发光性质的影响也不同,本文得到一些规律性结果,并作了讨论。     

新型红色荧光粉Na2Ca4(PO4)2SiO4:Eu3+,Bi3+的制备及发光特性

用高温固相法合成了用于白光LED的Na2Ca4(1-x-y)(PO4)2SiO4:xEu3+,yBi3+红色荧光粉.研究了助熔剂H3BO3、二次煅烧时间和稀土掺杂量等制备条件对样品发光性质的影响.结果表明,在1 200℃、助熔剂H3BO3加入量为样品质量的3.8%时可得到更有利于发光的α-NCPS基质,而且掺入Eu3+、Bi3+之后,基质的晶格结构没有发生明显变化;适宜的二次煅烧时间为1.5 h.Bi3+的共掺杂可以通过能量传递大幅提高Eu3+的发光强度,当Eu3+、Bi3+的摩尔分数分别为x=0.04和y=0.01时,粉体具有最强的红光发射.表明这种荧光粉是一种可很好用于近紫外芯片的白光LED的红色荧光粉.     

电荷补偿剂对YAG:Ce荧光粉效率的影响

在研制传统的YAG:Ce3 荧光粉过程中引入NH4F作为助熔剂,BaF2和MgF2作为电荷补偿剂,使得荧光粉的性能得到有效的改善。助熔剂的引入使YAG:Ce3 荧光粉的合成温度由原来的1600℃降低到1340℃左右,这对于降低生产成本有着十分重要的意义。引入BaF2和MgF2作为电荷补偿剂,荧光粉的发光强度得到有效的提高。尤其是引入MgF2后,光致发光强度提高了42%。从XRD谱可以看出,Mg和Ba进入晶格取代了Y。通过对晶格常数的计算,发现Mg的引入可以部分补偿Ce3 掺杂带来的晶格增大。同时电荷补偿剂的引入使荧光粉达到电荷平衡:2AYYx→2Mg′Y→VO¨、2YYx→2Ba′Y V¨O减少了烧制过程中产生的氧空位缺陷的影响,从而减少了由于氧空位带来的无辐射跃迁。另外,以杂质离子的半径和原子的电负性为出发点,对发射光谱的峰位相对移动作了定性的解释。     

白光LED用新型Ce,Pr掺杂的YAG单晶荧光材料的光谱性能研究

为了改善白光LED用荧光材料效率低、均匀性差、光衰大、寿命短及物化性能差等不足,本文采用单晶荧光材料取代荧光粉来制备白光LED,并对白光LED用新型YAG单晶荧光材料的制备和光谱性能进行了研究.采用提拉法生长了白光LED用Ce∶YAG及Pr,Ce∶YAG晶体,并通过吸收光谱,激发、发射光谱对晶体材料的光谱特性进行表征.研究表明,Ce∶YAG单晶荧光材料可以被发射波长460 nm左右的蓝光芯片有效激发,产生一个范围为480~650 nm宽峰发射.通过Pr3+,Ce3+离子共掺杂可以有效补偿Ce3+离子单掺杂YAG荧光材料发光中的红色发光成分.     

不同方法制备Y3 Al5 O12∶Ce3＋黄色荧光粉的对比研究

分别以高温固相法、溶胶-凝胶法和水热-热解法制备了Ce3+掺杂的YAG黄色荧光粉,通过X-射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）及荧光光谱（PL）进行表征,考察YAG∶Ce3+黄色荧光粉的晶相、形貌及发光性能对制备方法的依赖性。实验表明,三种方法都实现了Ce3+取代Y3+的位置进入晶格,Ce3+掺杂的YAG荧光粉在晶体结构上都保持立方晶体结构。高温固相法所得样品为不规则球形,粒径尺寸较大;溶胶-凝胶法所得样品为纳米尺度范围,细小颗粒团聚严重,水热-热解法所得样品形貌为球形结构且分散性较好,粒度在10μm左右。荧光光谱显示,三种样品都可被460 nm蓝光有效激发,在550 nm处产生宽带发射,但样品发光强度及量子效率差异较大,该现象主要是由样品形貌及粒径尺寸的差异引起的。     

白光LED用新型MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷的发光性能

采用金属醇盐法制备MgAl2O4前驱体,通过高温煅烧2～4 h得到纯相MgAl2O4粉体,再将其与YAG∶Ce荧光粉均匀混合,利用热压烧结并结合热等静压处理得到MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷。利用X射线衍射、紫外-可见分光光度计等测试手段对样品进行表征。样品由MgAl2O4和YAG两相组成,在340 nm和475 nm有两个激发峰。发射光谱在533 nm有一宽峰,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射。该透明陶瓷封装蓝光芯片所得白光LED器件在35 mA驱动下的发光效率为133.47 lm.W-1,其寿命及色温稳定性优于采用传统方式封装的白光LED。实验结果表明MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷是一种可用于白光LED的新型荧光材料。