Sr_2MgSi_2O_7中本征缺陷和镧系离子的热力学稳定性和转变能级（英文）

利用基于标准PBE0泛函的杂化密度泛函理论计算了Sr_2MgSi_2O_7中本征缺陷、缺陷复合对及镧系离子的缺陷形成能、热力学转变能级以及光跃迁能级,以研究它们在Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)的热致发光和长余辉发光过程中所起的作用。PBE0计算的形成能结果表明,缺陷V_O、Sr_(Mg)、Mg_(Sr)和Sr_(Mg)-Mg_(Sr)较容易在还原气氛下制备的Sr_2MgSi_2O_7材料中生成。基于PBE0计算的基质带隙(7.18 eV)和缺陷形成能,获得了上述较易形成的缺陷与复合对以及镧系离子的热力学转变能级和光跃迁能级。根据理论计算结果与实验所确定的陷阱深度的直接对比,电中性及带一个负电荷的氧空位与Dy~(3+)离子可以作为该材料中的电子陷阱,从而有助于其热致发光和长余辉发光。本研究的目的是利用第一性原理研究方法深入理解Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)的热致发光和长余辉发光机理,从而作为实验研究手段的一种有效补充。     

氧空位对Eu2+, Dy3+掺杂的Ca5MgSi3O12发光及余辉性能的影响

利用高温固相法合成了稀土离子Eu²⁺, Dy³⁺掺杂的Ca₅MgSi₃O₁₂长余辉发光材料. 利用光谱学证明了在材料内部存在与氧空位有关的缺陷发光. 通过对比不同条件下合成样品的发光及余辉性能, 发现氧空位对材料的发光及余辉均起到促进作用. 同时发现氧空位发光可以向发光中心传递能量. 利用热释光曲线系统的分析了氧空位对余辉性能的影响. Ca₅MgSi₃O₁₂:Eu²⁺,Dy³⁺是一种潜在的长余辉发光材料. 关键词： 长余辉 氧空位 能量传递 热释光     

钙钛矿CaSnO3∶Pr^3＋磷光体的发光特性

采用高温固相法合成了一种Pr3 离子激活的钙钛矿结构氧化物CaSnO3磷光体。测定了该磷光体的XRD、光致发光光谱、长余辉发射光谱以及长余辉衰减曲线,研究了该磷光体的热释发光。研究结果表明,CaSnO3∶Pr3 磷光体具有较好的长余辉特性,进一步深入研究有望开发出一种具有实用价值的新型长余辉发光材料。     

钙钛矿CaSnO3:Pr3+磷光体的发光特性

采用高温固相法合成了一种Pr3 离子激活的钙钛矿结构氧化物CaSnO3磷光体.测定了该磷光体的XRD、光致发光光谱、长余辉发射光谱以及长余辉衰减曲线,研究了该磷光体的热释发光.研究结果表明,CaSnO3:Pr3 磷光体具有较好的长余辉特性,进一步深入研究有望开发出一种具有实用价值的新型长余辉发光材料.     

Sr3(BN2)2荧光粉的合成与发光性能

采用高温固相一步法合成了新型荧光粉Sr_3(BN_2)_2(以下简写为SBN)。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光分光光度计对荧光粉的相组成、形貌和发光性能进行表征。讨论了SBN荧光粉的缺陷发光机理和长余辉特性。结果表明,所制备的样品SBN晶体为立方晶系Im-3m。在紫外区域有较宽的激发带,发射光谱峰值位于525 nm,半峰宽为3 334 cm~(-1)。SBN荧光粉材料存在本征缺陷,在基质中形成了Sr的空位,在光激励下形成发光中心。进一步的余辉衰减曲线与热释光曲线也证实,该材料存在固有缺陷,其余辉时间约10 s。变温光谱显示,当温度达到150℃时,荧光强度是室温初始强度的43%,优于稀土掺杂硼氮化物衰减到10%的结果。SBN荧光粉具有合成工艺简单、结构稳定、紫外波段激发获得长余辉绿光发射等优异性能,在LED发光器和指示方面具有潜在的应用前景。     

补偿离子掺杂与烧成温度对SrTiO_3∶0.002Pr~(3+)材料的红色发光特性的影响

采用高温固相反应法合成SrTiO3∶Pr3+系发光材料,利用荧光光谱、XRD等分析手段,研究了工艺参数,如不同价态K、Ca和A l离子掺杂,以及1 050~1 300℃不同烧成温度对SrTiO3∶Pr3+体系发光性能的影响,以获得具有较好综合发光性能的SrTiO3∶Pr3+系发光材料。选择不同价态补偿离子掺杂是为了研究电荷补偿作用机制对该类材料发光性能的作用。结果表明:随着烧成温度的升高,磷光体发光强度先增加后减弱,在1 150℃烧成的材料其发光强度最大。无补偿掺杂与K、Ca或A l离子掺杂的所有样品均发出源于Pr3+的1D2→3H4跃迁的610 nm红色光。在不同价态补偿离子掺杂样品中,以掺A l的SrTiO3∶Pr3+体系发光强度最好;其发光强度比无补偿离子掺杂SrTiO3∶Pr3+材料的发光强度提高10倍左右。另一方面,与A l离子具有类似的引入阴离子电荷缺陷的K离子掺杂材料的发光强度则基本没有变化,其发光强度与没有电荷补偿作用的无掺杂及Ca离子掺杂SrTiO3∶Pr3+材料相似。上述实验结果可从电荷缺陷及微观固溶结构两方面的联合作用机制进行解释。在引入电荷缺陷的掺杂体系中,只有在发光离子PrS+r最近邻的Ti格位引入的电荷缺陷才能有效地起电荷补偿作用,达到增强发光强度的作用。研究结果给出了合理的制备工艺条件,并且提供了一种可有效提高发光强度的补偿离子掺杂的选择依据。     

Eu~(3+)掺杂浓度及基质氧空位对Ca~(2-x)Eu_xSnO_4发光性能的影响

采用高温固相法制备Ca_(2-x)SnO_4:xEu~(3+)(x=0,0.001,0.005,0.01,0.015,0.02)发光材料,分别在空气和真空氛围中进行烧结,研究Eu3+掺杂浓度及基质中氧空位对样品发光性能的影响。随着Eu~(3+)离子浓度的增加,发射强度呈逐渐增大的趋势,主发射峰由两个分别位于614 nm和618 nm的峰逐步合为一个位于616nm的发射峰。在Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的激发光谱中,存在着200~295 nm的Eu~(3+)-O~(2-)电荷迁移带,随着Eu~(3+)离子浓度的增加,电荷迁移带的峰位由271 nm红移到286 nm。此外,在Eu~(3+)离子掺杂浓度相同的情况下,真空中烧结得到样品的发光强度是空气中烧结得到样品的2倍。这是由于在真空氛围中烧结产生的氧空位增加使得传导电子密度升高,导致发光强度增加。而且,氧空位的增加导致电子陷阱的增多,这使得Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的余辉性能得到了很大程度的提高。     

补偿离子掺杂与烧成温度对SrTiO3:0.002Pr3+ 材料的红色发光特性的影响

采用高温固相反应法合成SrTiO3：Pr^3＋系发光材料,利用荧光光谱、XRD等分析手段,研究了工艺参数,如不同价态K、Ca和Al离子掺杂,以及1050～1300℃不同烧成温度对SrTiO3：Pr^3＋体系发光性能的影响,以获得具有较好综合发光性能的SrTiO3：Pr^3＋系发光材料。选择不同价态补偿离子掺杂是为了研究电荷补偿作用机制对该类材料发光性能的作用。结果表明：随着烧成温度的升高,磷光体发光强度先增加后减弱,在1150℃烧成的材料其发光强度最大。无补偿掺杂与K、Ca或Al离子掺杂的所有样品均发出源于Pr^3＋的^1D2→^3H4跃迁的610nm红色光。在不同价态补偿离子掺杂样品中,以掺Al的SrTiO3：Pr^3＋体系发光强度最好;其发光强度比无补偿离子掺杂SrTiO3：Pr^3＋材料的发光强度提高10倍左右。另一方面,与Al离子具有类似的引入阴离子电荷缺陷的K离子掺杂材料的发光强度则基本没有变化,其发光强度与没有电荷补偿作用的无掺杂及Ca离子掺杂SrTiO3：Pr^3＋材料相似。上述实验结果可从电荷缺陷及微观固溶结构两方面的联合作用机制进行解释。在引入电荷缺陷的掺杂体系中,只有在发光离子PrSr^＋最近邻的Ti格位引入的电荷缺陷才能有效地起电荷补偿作用,达到增强发光强度的作用。研究结果给出了合理的制备工艺条件,并且提供了一种可有效提高发光强度的补偿离子掺杂的选择依据。     

Sm~(3+)掺杂对SrLaGa_3O_7自身长余辉发光性质的影响

采用高温固相法制备了Sr La Ga_3O_7∶x Sm~(3+)长余辉材料,通过XRD、荧光光谱、热释光谱分别对样品的结构以及发光性能进行了研究,探究了Sm~(3+)掺杂浓度对样品自身长余辉发光性能的影响。研究结果表明:样品在254 nm紫外光照射后,Sr La Ga_3O_7∶x Sm~(3+)在386 nm有明显的长余辉发光,可持续60 min,主要是由于样品中空位引起的发光。随着掺杂Sm~(3+)浓度的增加,样品的发射光谱和余辉强度先增强后减弱,并出现明显的红移现象,这与Sm~(3+)掺杂所造成的空位浓度密切相关。当Sm~(3+)的摩尔分数达到0.5%时,样品在420 nm处展现最佳的长余辉性质。热释光谱表明掺杂后的样品中存在两种不同的陷阱,分别是由氧空位和锶空位引起的,这两种陷阱不仅影响样品的发光强度,而且充当俘获中心从而影响样品的余辉性能。     

Al替代对β-Ga2 O3∶Cr3＋结构与发光性能影响

高温固相法制备了（Ga1- x Alx ）2 O3∶Cr3＋（x＝0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）系列荧光粉。X射线衍射分析表明Al3＋含量增加后,物相依然保持β-Ga2 O3的相。此外随着Al离子含量的逐渐增加,高衍射角峰位向右移动表明Al离子进入了β-Ga2 O3晶格中。激发光谱中258,300,410和550 nm左右的峰位分别对应基质Ga2 O3的带与带的吸收跃迁、电荷迁移带跃迁、Cr3＋的4 A2→4 T1以及4 A2→4 T2跃迁。随着Al离子掺杂量的增加,激发光谱峰位都呈现出不同程度的蓝移现象,这分别是由于基质的带隙能量、C r3＋与配体之间的电负性以及晶场强度增大所导致的。在发射光谱中,随着Al3＋替代Ga3＋,Cr3＋的发光由宽带发射变为窄带发射,这是由于Al3＋的掺入改变了Cr3＋周围的晶场,从而Cr3＋的红光发射由原来的4 T2→4 A2变为2 E→4 A2跃迁发射。Al离子掺杂改善了样品的长余辉发光特性,并且Al离子含量达到0.5时显示出较长时间的肉眼可见的近红外余辉发射。热释发光曲线显示材料中具有合适的陷阱能级,这也是材料产生长余辉发光的原因。     

Ca3La(BO3)3：Tb3+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Li₂CO₃、敏化剂Ce³⁺离子的加入对荧光粉发光强度的影响。     

Ba3Tb(BO3)3:Ce3+:一种白光LED用绿色荧光粉

采用高温固相法合成了Ba3Tb(BO3)3和Ba3Tb(BO3)3:Ce3+两种绿色荧光粉,并研究了材料的发光性质.Ba3Tb(BO3)2材料呈多峰发射,发射峰位于439,493,547,589和629 nm,分别对应Tb3+的5D3→7F4和5D4→7F1=6,5,4,3跃迁发射,主峰为547 nm;监测547 nm发射峰,所得激发光谱由4f75d1宽带吸收(200-330 nm)和4f4f电子吸收(330-400 nm)组成,主峰为380 nm.以Ce3+激活Ba3Tb(BO3)3,所得Ba3Tb(BO3)3:Ce3+与Ba3Tb(BO3),材料的发射光谱分布相同,但发射强度明显增强,说明Ce3+对Tb3+产生了很好的敏化作用;监测547 nm最强发射峰,所得激发光谱为宽带,主峰位于360 nm.改变H3BO3量,Ba3Tb(BO3)3:Ce3+材料的发射强度随之变化,当H3BO3过量15 wt%时,发射强度最大.上述研究结果表明Ba3Tb(BO3)3:Ce3+是一种很好的适于UV-LED管芯激发的白光LED用绿色荧光粉.     

Er3+/Yb3+共掺Gd3Sc2Ga3O12晶体的上转换发光

研究了提拉法生长的Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12和Er3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体在室温下320-1700 nm范围的吸收光谱和500-750 nm范围内的上转换荧光谱,同时对其上转换荧光的可能发生机制、途径以及上转换过程可能对Er3+的2.8 μm波段激光振荡产生的影响进行了分析和讨论.结果表明:Yb3+的敏化显著地增强了晶体在966 nm附近的吸收能力,大幅度加宽了晶体在该处的吸收带宽.在940 nm激光的激发下,Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度明显强于Er3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度,表明Yb3+与Er3+之间存在高效率的能量传递,其主要上转换机制可能为Yb3+-Er3+,Er3+-Er3+能量传递.     

ZBLAN玻璃中Nd~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)的上转换发光特性

采用高温固相法制备了Nd,Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料.Tm3+,Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%,0.3%,Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%～2%.在室温下,测试了样品在300～1 000nm间的吸收光谱.在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换光谱.实验发现,样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红,蓝和绿)的可见光.由上转换可见光各波段的发射谱线,给出了能级跃迁机制.蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Nd3+的2H7/2到基态4I9/2的跃迁,红光来源于Nd3+的2H11/2到基态4i9/2的跃迁.研究发现,在Nd3+,Tm3+,Yb3+:ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收,能最转移和交叉弛豫等上转换过程.其发光机理是Nd3+,TM3+和Yb3+离子之间的能量转移.根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同,分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响.当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强,大于1.5%后发光开始减弱.     

Tb3+,Dy3+激活的LaBO3的发光和能量传递

本文研究了在紫外光激发下Tb3+,Dy3+单激活和Tb3++Dy3+共激活的LaBO3体系的发光性能和能量传递.结果表明,Dy3+,Tb3+共存时,Tb3+的发光强度远远大于无Dy3+时的发光强度,证明Dy3+对Tb3+有敏化作用,Dy3+→Tb3+能量传递机理为多极子相互作用的共振传递.     

Na3La2(BO3)3:Sm3+的合成及其光谱特性

本文采用固相反应法,合成了一系列掺Sm^3 的Na3La2(BO3)2[Na3(La1-xSmx)2(BO3)3]发光,X－射线粉末衍射数据分析表明它们属于正交晶系,空间群为Amm2,测量了红外光谱,荧光光谱,观察到在599nm,645nm处有较强的荧光发射,并研究了发光强度与Sm^3 离子浓度（x)的关系,确定了Sm^3 离子在Na3La2(BO3)3基质中发光的适宜浓度。     

Pr1/3Sr2/3FeO3中电荷有序现象的超声研究

系统研究了Pr1/3Sr2/3FeO3单相多晶样品在低温下的电荷输运性质和超声特性.电阻测量表明,Pr1/3Sr2/3FeO3在162K发生了电荷有序相变.而超声声速从室温开始就出现了明显的软化,在电荷有序温度附近达到最小值,随后又急剧硬化,同时伴随着一个巨大的衰减峰.分析指出这是由于电-声子相互作用导致的结果,该电-声子耦合可能起源于Fe4 的Jahn-Teller效应.     

Er~(3+)/Eu~(3+)及Yb~(3+)/Er~(3+)/Eu~(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析

采用高温固相烧结法制备了Er3+/Eu3+共掺杂和Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂系列硼硅酸盐玻璃样品。在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品的光致发光谱,分析了上转换机制。结果表明:随着Er3+浓度的增加,Eu3+的595 nm光谱强度增强;Eu3+的692 nm光谱强度随Yb3+浓度增加而增强,并明显强于595 nm光谱。Er3+/Eu3+、Yb3+/Eu3+之间的能量传递和合作上转换等机制导致Eu3+离子上转换发射。     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂ZrO_2-Al_2O_3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547nm、560nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO2-Al2O3∶Er3+/Yb3+的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO2-Al2O3∶Er3+的绿光为双光子过程,而ZrO2-Al2O3∶Er3+、Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er3+的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%(Er3+/Zr4+).     

YBO3:Eu3+纳米晶发光特性

用水热法制备了YB03:Eu3+纳米材料,通过改变其反应条件对纳米颗粒的大小和形貌进行了控制,对其发射光谱进行分析并与体材料进行了比较.在纳米材料中,很大比例的稀土离子微观环境受到表面的影响,这种影响可能使稀土离子的Judd-Ofelt参数Ω2增大,从而使Eu3+的5Do→7F2的发射加强,红色发光材料的色纯度提高.