Ba9Y2(SiO4)6: Ce3+,Mn2+荧光粉的发光特性及能量传递

利用高温固相法制备了Ba₉Y₂(SiO₄)₆:Ce³⁺,Mn²⁺(BYS:Ce³⁺,Mn²⁺)荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)谱、激发和发射光谱及荧光寿命的测试对材料的结构、发光特性和能量传递进行了研究。在327 nm激发下,BYS:Ce³⁺,Mn²⁺发射光谱中包含2个发射峰,分别为位于407 nm的Ce³⁺的蓝紫光发射和位于597 nm的Mn²⁺的红光发射。在该体系中,发现了Ce³⁺向Mn²⁺的有效能量传递,使得Mn²⁺在597 nm处的红光发射显著提高,当x(Mn²⁺)=0.25时,BYS:Ce³⁺,xMn²⁺的能量传递效率可达39%。实验表明,该荧光粉可为紫外基白光LED提供良好的红光光源。     

Ba2SiO4:Ce3+,Mn2+荧光粉的制备与光谱性质

用高温固相反应法合成了Ba₂SiO₄:xCe³⁺,yMn²⁺(x=0~0.2, y=0~0.15)荧光粉,研究了荧光粉的晶体结构和发光性质。在紫外光激发下,Ba₂SiO₄:xCe³⁺的发射光谱为位于384 nm附近的宽带。Ba₂SiO₄:Mn²⁺样品的发射光谱位于376 nm的宽带较强,红光发射极弱。在Ce³⁺和Mn²⁺共掺的Ba₂SiO₄:xCe³⁺,yMn²⁺样品中,位于606 nm附近的红光发射较强,来源于Mn²⁺的⁴T₁(⁴G)-⁶A₁(⁶S)跃迁。这说明Ce³⁺离子将部分能量传递给了Mn²⁺离子,有效地敏化了Mn²⁺离子的发光。当Ce³⁺的摩尔分数为0.2、Mn²⁺的摩尔分数为0.075时,Ba₂SiO₄:xCe³⁺,yMn²⁺荧光粉位于606 nm的Mn²⁺的发射峰最强。     

Ba10(PO4)4(SiO4)2∶Eu2+荧光体的光谱特性

采用高温固相法合成了荧光体Ba₁₀（PO₄）₄（SiO₄）₂：Ce³⁺和Ba₁₀（PO₄）₄（SiO₄）₂：Eu²⁺,研究了两种荧光体的光谱特性。结果表明,两者都呈现较强的宽带激发特征。根据同种基质中Eu²⁺和Ce³⁺两种离子光谱特征的相关性,通过测得的Ba₁₀（PO₄）₂（SiO₄）₂基质中Ce³⁺的光谱数据估算了Ba₁₀（PO₄）₂（SiO₄）₂：Eu²⁺中Eu²⁺的斯托克斯位移（ΔS）和激发能量,估算结果与Ba₁₀（PO₄）₂（SiO₄）₂：Eu²⁺样品的光谱分析结果十分吻合。Ba₁₀（PO₄）₂（SiO₄）₂：Eu²⁺可以同时被紫光和蓝光激发,发出偏白的绿光,可用作白光LED的荧光粉。     

Na2SrMg(PO4)2: Ce3+, Mn2+荧光粉的发光性质及其能量传递机理

采用高温固相法制备了Na₂SrMg(PO₄)₂: Ce³⁺, Mn²⁺ (NSMP: Ce³⁺, Mn²⁺) 荧光粉, 并对其发光性质及Ce³⁺ 对Mn²⁺ 的能量传递机理进行了研究. Ce³⁺ 和Mn²⁺ 在334 nm 和617 nm 的发射峰分别为Ce³⁺ 的5d→4f 跃迁和Mn²⁺ 的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S) 跃迁产生. Ce³⁺ 对Mn²⁺ 的发光有较强的敏化作用, 根据Dexter能量传递效率公式判断Na₂SrMg(PO₄)₂ 中Ce³⁺ 对Mn²⁺ 的能量传递属于电偶极-电四极相互作用引起的共振能量传递.     

Na4Ca3(AlO2)10∶Eu2+,Mn2+荧光粉的发光特性

采用高温固相法,制得一种新型荧光粉Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀∶Eu²⁺,Mn²⁺。样品的结构和发光性质分别由X射线衍射谱和荧光光谱来表征。在Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀∶Eu²⁺的激发光谱中出现了Eu²⁺的f-d跃迁吸收带;在发射光谱中,出现蓝光发射,峰值位于441 nm。当在Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀∶Eu²⁺中掺杂Mn²⁺时,发生了Eu²⁺→Mn²⁺的能量传递,在542 nm处出现了Mn²⁺的发射峰。在Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀∶Eu²⁺,Mn²⁺中,随着Mn²⁺浓度的增加,Eu²⁺粒子的发射强度减弱,而Mn²⁺粒子的发射强度增强,且Eu²⁺离子发射的衰减时间缩短,同时色度由蓝光移向白光。     

Ce3+, Mn2+共掺的Ca4Y6 (SiO4)6F2的发光性质和能量传递

采用高温固相法制备了Ca_4-xY_5.95 (SiO₄)₆F₂:0.05Ce³⁺, _xMn^{2 +}系列荧光粉,并对其发光性质以及Ce³⁺, Mn^{2 +}在Ca₄Y₆ (SiO₄)₆F₂ (CYSF)基质中的能量传递过程进行了研究.相结构研究表明: CYSF属于一种基于磷灰石结构的类质同象化合物.CYSF: 0.05Ce³⁺, _xMn²⁺荧光粉在200–373 nm为宽带激发光谱,Ce³⁺和Mn²⁺在408 nm和602 nm的发射峰分别由Ce³⁺的5d→4f的跃迁和Mn²⁺的⁴T₁ (⁴G)→ ⁶A₁ (⁶S)的跃迁产生.光谱重叠现象以及荧光寿命测试结果证明了Ce³⁺对Mn²⁺具有敏化作用,能级结构分析进一步证实该体系中存在Ce³⁺→Mn²⁺的能量传递过程,可有效地将Ce³⁺的蓝光转换为红橙光. 关键词： 磷灰石 发光性质 能量传递     

发光颜色可调的硅酸盐长余辉发光材料 Ba4(Si3O8)2∶Eu2+,Ce3+,Dy3+

在还原气氛下利用高温固相法制备了Ba_3.982-x(Si₃O₈)₂∶0.008Eu²⁺,xCe³⁺,0.01Dy³⁺系列样品。光谱分析表明,Ce³⁺进入到晶格中将取代不同Ba²⁺格位从而形成不同的发光中心。通过Ce³⁺→Eu²⁺的能量传递,得到了一系列发光颜色可调、余辉颜色为绿色的长余辉发光材料。Ce³⁺的掺入可以增大样品的余辉强度但是同时缩短了样品的余辉时间。热释光谱的分析表明,Ce³⁺的掺入可以同时增加浅陷阱T₁和深陷阱T₃的数量,深陷阱对载流子的再捕获效应导致了样品余辉强度的增大和余辉时间的缩短。     

微波场对(Ba,Sr)3MgSi2O8：Eu2+,Mn2+荧光粉中Mn2+ 660 nm红光能量传递的影响

研究了2.45 GHz微波灼烧(Ba,Sr)₃MgSi₂O₈：Eu²⁺,Mn²⁺荧光粉的非热效应对Mn²⁺离子660 nm红光发射强度的影响。在相同的加热温度条件下,增加微波场的输出功率,微波非热效应导致Eu²⁺离子蓝光的跃迁概率增加,Eu²⁺通过(Ba,Sr)₃MgSi₂O₈基质晶格把能量传递给Mn²⁺,进而使Mn²⁺的跃迁概率增加,导致红光发射增强。提出了一种微波场非热效应对能量传递影响的新观点,认为在微波加热过程中强微波磁场可能会对像Mn²⁺这样具有顺磁性的激活剂离子的能级结构和能量传递性质产生干扰作用。     

Eu2+在Ba2Ca(BO3)2中的发光特性及浓度猝灭

采用高温固相法,以CaCO₃ (A.R)、BaCO₃ (A.R)、H₃BO₃ (A.R)和Eu₂O₃ (99.99%)为原料制备了Ba₂Ca(BO₃)₂∶Eu²⁺绿色发光材料,测量了材料的晶体结构、发光特性及色坐标等。Ba₂Ca(BO₃)₂∶Eu²⁺材料的激发光谱覆盖200~500 nm的紫外-可见光区。在400 nm近紫外光激发下,材料的发射光谱为一主峰位于537 nm的非对称宽谱,对应于Eu²⁺的4f⁶5d¹→4f⁷特征跃迁。研究发现,随Eu²⁺掺杂浓度的增大,Ba₂Ca-(BO₃)₂∶Eu²⁺材料的发射强度呈现先增大、后减小的变化趋势,最大发射强度对应的Eu²⁺掺杂摩尔分数为2%。造成发射强度下降的原因为浓度猝灭,其机理为电偶极-电偶极相互作用。依据晶格常数及实验光谱数据,得出临界距离R_c分别为2.64 nm和2.11 nm。随Eu²⁺掺杂浓度的增大,Ba₂Ca(BO₃)₂∶Eu²⁺材料的色坐标变化微小。计算得到Ba₂Ca(BO₃)₂∶2%Eu²⁺的转换效率约为72%。     

Na2CaSiO4∶RE3+(RE=Ce3+,Tb3+,Eu3+) 的制备及发光特性

采用高温固相法,合成了三价稀土离子(RE³⁺=Ce³⁺, Tb³⁺, Eu³⁺)掺杂的Na₂CaSiO₄(NCS)系列样品,并研究了其在紫外光激发下的发光特性。研究结果表明,Ce³⁺、Tb³⁺ 和Eu³⁺掺杂的NSC系列样品在紫外光源激发下,均呈现其特征发射,随着掺杂浓度的提高,发射强度逐渐增大。Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺的最佳摩尔分数分别为0.13、0.13和0.12,相应的色坐标分别计算为(0.17, 0.17)、(0.34, 0.58)和(0.66, 0.34),分别为很好的蓝光、绿光和红光。继续增加稀土离子的含量,发射强度降低。     

真空紫外光激发下Ce3+、Tb3+激活的BaCa2(BO3)2的发光性质

利用XRD、VUV及UV光谱等方法对Ce³⁺、Tb³⁺离子掺杂以及Ce³⁺、Tb³⁺离子共掺的3种BaCa₂(BO₃)₂荧光粉的相纯度、发光性质、浓度猝灭现象进行研究。结果表明:3种荧光粉在VUV波段有较好的吸收,基质吸收带位于140～190 nm范围。Ce³⁺在BaCa₂(BO₃)₂的最低4f5d跃迁带位置在360 nm附近,其5d→²F_J(J=5/2, 7/2)发射峰分别位于393,424 nm。Tb³⁺掺杂的样品在172 nm激发下的发射光谱由4个窄带组成,分别对应⁵D₄→⁷F_J(J=3,4,5,6)的跃迁,其中占主导位置的是⁵D₄→⁷F₅的跃迁,大约位于543 nm处,主要为绿光发射。在Ce³⁺,Tb³⁺离子共掺杂的BaCa₂(BO₃)₂光谱中,观察到Ce³⁺-Tb³⁺离子间有能量传递。     

SrZn2(PO4)2:Sn2+,Mn2+荧光粉的发光性质及其能量传递机理

采用高温固相法制备了SrZn₂(PO₄)₂:Sn²⁺(SZ₂P:Sn²⁺), SrZn₂(PO₄)₂:Mn²⁺(SZ₂P:Mn²⁺), SrZn₂ (PO₄)₂:Sn²⁺, Mn²⁺(SZ₂P:Sn²⁺, Mn²⁺) 荧光粉. 通过X射线衍射、激发和发射光谱详细研究了荧光粉的物相和发光性质. 在SrZn₂(PO₄)₂ 基质中, Sn²⁺离子发射光谱是峰值位于461 nm宽带谱, 归属于Sn²⁺离子的³P₁→¹S₀能级跃迁, SZ₂P:Mn²⁺激发光谱由基质吸收带(200–300 nm)和位于352, 373, 419, 431和466 nm的一系列激发峰组成, 分别对应Mn²⁺离子的⁶A₁(⁶S)→⁴E(⁴D), ⁶A₁(⁶S)→⁴T₂(⁴D), ⁶A₁(⁶S)→[⁴A₁(⁴G), ⁴E(⁴G)], ⁶A₁(⁶S)→⁴T₂(⁴G)和⁶A₁(⁶S)→⁴T₁(⁴G)能级跃迁, 因此, SZ₂P:Sn²⁺ 的发射光谱与SZ₂P:Mn²⁺的激发光谱有较大范围的重叠. 结果表明Sn²⁺对Mn²⁺发光有明显的敏化作用. 基于Dexter电多极相互作用能量传递公式和Reisfeld近似原理分析, 荧光粉SZ₂P:Sn²⁺, Mn²⁺中Sn²⁺-Mn²⁺离子之间的能量传递机理属于电四极-电四极相互作用引起的共振能量传递, 并计算出Sn²⁺-Mn²⁺离子之间能量传递临界距离R_c ≈ 1.78 nm. 通过改变Sn²⁺, Mn²⁺离子掺杂浓度, 实现了荧光粉发光颜色的调节, 在254 nm短波紫外激发下荧光粉发出较强的蓝白光. 研究结果表明SZ₂P:Sn²⁺, Mn²⁺荧光粉有望应用于紧凑型节能灯照明领域, 随着半导体紫外芯片技术的发展, 有潜力应用于未来的白光发光二极管照明领域.     

Ba5SiO4Cl6: Yb3+, Er3+, Li+荧光粉的制备及上转换发光性质研究

本文采用高温固相反应法制备了Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺, Li⁺ 荧光粉, 并对其上转换发光性质及其发光机理进行了研究. 在980 nm 激光的激发下, Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 荧光粉呈现较强的红色(662 nm) 和较弱的绿色(550 nm) 的上转换发光, 红色和绿色的上转换发光分别对应于Er³⁺ 离子的⁴S_3/2/²H_11/2→⁴I_15/2 和⁴F_9/2→⁴I_15/2 跃迁, 且随着掺杂的Er³⁺ 和Yb³⁺ 离子浓度增加, 样品的上转换发光强度增加, 这是因为Yb³⁺ 离子和Er³⁺ 离子之间的能量传递效率增加引起的. 在0.5—0.8 W 功率激发下,样品属于双光子发射, 而在0.9—1.2 W 功率激发下样品具有新的上转换发光机理——光子雪崩效应. 探讨了Li⁺ 掺杂对Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 样品的上转换发光性质的影响, Li⁺ 离子的掺杂引起Ba₅SiO₄Cl₆:Yb³⁺, Er³⁺ 上转换发光强度增加, 这是由于Li⁺ 离子的掺入降低了晶体场的对称性引起的.     

Ce3+,Tb3+共掺BaYF5微晶玻璃的光学特性

采用高温熔融法制备了一种新型的Ce3 +/Tb3+共掺BaYF5微晶玻璃.测试了微晶玻璃的X射线衍射图(XRD)谱、激发光普和发射光谱.研究发现:660℃热处理2h后的玻璃基质中析出BaYF5纳米晶相,根据XRD结果用Scherrer公式计算得到晶粒大小约为27 nm;在近紫外光(338 nm)激发下,观察到BaYF5...     

Ce3+/Tb3+/Sm3+共掺CaO-B2O3-SiO2玻璃的光学性能调控

采用高温熔融法制备了Ce³⁺/Tb³⁺/Sm³⁺掺杂的CaO-B₂O₃-SiO₂（CBS）发光玻璃。通过傅利叶红外光谱仪、荧光光谱仪表征了该系列发光玻璃的微观结构和发光性质,并对Ce³⁺到Tb³⁺、Ce³⁺到Sm³⁺之间的能量传递机制进行了研究。结果表明,在339,378,407 nm激发下,单掺Ce³⁺、Tb³⁺和Sm³⁺的CBS玻璃分别发射紫蓝光、绿光和红光,恰好符合混合合成白光的条件。Ce³⁺/Tb³⁺和Ce³⁺/Sm³⁺双掺CBS玻璃的发射光谱以及Ce³⁺衰减寿命的变化证实了Ce³⁺→Tb³⁺和Ce³⁺→Sm³⁺之间存在能量传递,随Tb³⁺和Sm³⁺浓度增加,Ce³⁺的寿命减小,且传递效率由5.4%和5.7%分别增加至24.0%和27.1%。调节3种稀土离子的掺杂浓度并选择合适的激发波长,实现了发光颜色可调,并最终获得白光发射。     

碱金属离子,Gd3+,Ce3+共掺杂的Lu3Al5O12陶瓷粉体的光学性能

用高温固相法制备了(Gd_xM_yLu_0.99-x-y)₃Al₅O₁₂:1%Ce³⁺(x=0,0.01,0.25,0.5,0.75,y=0,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,M=Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺)系列陶瓷粉体。X射线衍射仪对合成粉末微结构进行表征,FLS920光谱仪测量样品的激发光谱、发射光谱和荧光寿命,CIE色度系统分析合成材料的色坐标。X射线衍射仪结果显示,不同浓度碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺共掺杂Lu₃Al₅O₁₂样品仍为立方晶相,但随着碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺掺杂浓度的增加,合成样品衍射峰稍有向小角度偏移。在350 nm激发下,与Lu_2.97Al_5O₁₂:1%Ce³⁺样品相比,共掺杂Gd³⁺后的样品在511 nm附近发射强度降低且出现明显红移,随着Gd³⁺浓度增加,Ce³⁺能级寿命逐渐减小,范围为35~60 ns。与掺杂1%Ce³⁺,1%Gd³⁺样品比较,分别共掺杂2%的Li⁺、Na⁺、K⁺和1%的Cs⁺后样品发光强度提高了5.1倍,2.93倍,1.79倍,1.28倍,同时样品中Ce³⁺寿命继续减小。分别在λ=254.0 nm和λ=365.0 nm紫外灯照射下,随着Gd³⁺掺杂浓度的增加,观察到合成样品从深黄绿色变化为暗红色,色坐标显示样品发光由黄绿光区逐渐移动到红光区域,且共掺杂碱金属离子后,粉体的发光更亮。