超声喷雾共沉淀法制备的Lu3Al5O12∶Eu3+ 纳米粉体发光特性

采用新型超声喷雾共沉淀法技术,以Lu₂O₃、Eu₂O₃、Al(NO₃)₃·9H₂O为原料,制备了不同浓度Eu³⁺离子掺杂的Lu₃Al₅O₁₂纳米粉体.用X射线粉末衍射表征了获得纳米粉体的相,用扫描电镜观察了纳米粒子的形貌.测定了粉体的激发光谱、⁷F₀-⁵D₂声子边带谱与发射光谱.研究了不同高温烧结温度与Eu³⁺掺杂浓度对纳米粒子的发光强度与粒子形貌的影响规律.研究表明,当烧结温度高于900 ℃时,粉体发光强度明显增强,并且随着煅烧温度的增加,发光强度有所增强.Eu³⁺离子的最佳掺杂浓度为5~7 mol%.根据稀土离子Eu³⁺光学跃起矩阵元的特点,从发射光谱获得Eu³⁺光学跃起的J-O参量Ω₂与Ω₄.在Eu³⁺掺杂浓度均为5 mol%时,其强度参量达最小,电-声子耦合最强.然后随着掺杂浓度的进一步提高,强度参量略有增加,电-声子耦合减弱.说明Eu-O键强增加,共价性增强,Eu³⁺的局域环境对称性降低.Ω₂值低于Eu³⁺在玻璃与晶体基质中的情况,这是由于纳米粒子中存在着大量的缺陷以及晶体的结构畸变导致纳米粒子的对称性下降所致.     

Eu3+掺杂CaWO4红色荧光粉发光性质的浓度依赖关系研究

采用共沉淀法制备了不同Eu³⁺掺杂浓度的CaWO₄荧光粉材料.通过X射线衍射和场发射扫描电镜技术对样品的结构和形貌进行了表征.测量了各样品的激发光谱、发射光谱和荧光衰减曲线, 计算了各样品的部分Judd-Oflet (J-O)参数和^5D_0 (Eu³⁺)能级量子效率,以及荧光粉的色坐标, 讨论了样品电荷迁移带相对强度、J-O参数、量子效率与掺杂浓度的依赖关系.对Eu³⁺掺杂的CaWO₄ 发光材料的光致发光性质的研究表明,在CaWO₄: Eu³⁺中⁵D₀→⁷F₂跃迁的616~nm 红色发光能被394.5~nm和465~nm的激发光有效激发,具有近紫外(或蓝光)激发效率高和猝灭浓度大的优点, 有潜力成为高效的近紫外(或蓝光)激发白光发光二极管用红色荧光粉材料.     

Ag+掺杂的立方相Y2O3:Eu纳米晶体粉末发光强度研究

采用化学自燃烧法制备了不同Ag⁺掺杂浓度的Y₂O₃:Eu纳米晶体粉末样品(［Y³⁺］∶［Eu³⁺］∶［Ag⁺］=99∶1∶X，X=0—3.5×10^-2)，以及通过退火处理得到了相应的体材料.根据X射线衍射谱确定所得纳米和体材料样品均为纯立方相.实验表明在纳米尺寸样品中随着Ag离子浓度的增加，荧光发射强度随之增加，当X=2×10^-2时达到最大值，其发光强度比X=0时提高了近50%.当Ag离子浓度继续增加，样品发光强度保持不变.在相应的体材料样品中则没有观察到此现象.通过对各样品的发射光谱，激发光谱，X射线衍射图谱，透射电镜(TEM)照片和荧光衰减曲线的研究，分析了引起纳米样品荧光强度变化的原因是由于Ag离子与表面悬键氧结合，从而使这一无辐射通道阻断，使发光中心Eu³⁺的量子效率提高；Ag⁺的引入所带来的另一个效应是使激发更为有效.这两方面原因使发光效率得到了提高.     

Eu2+, Cr3+共掺杂的MAl12O19 (M=Ca, Sr, Ba) 的发光性质及能量传递

三基色荧光粉中, 红色荧光粉性能较差, 为获得性能优良的红色荧光粉, 本文采用高温固相法合成了Eu²⁺, Cr³⁺单掺杂及共掺杂的碱土金属多铝酸盐MAl₁₂O₁₉ (M =Ca, Sr, Ba) 发光体. 实验表明, 在以上三种基质中均存在Eu²⁺→Cr³⁺的能量传递, 利用能量传递可以有效将Eu²⁺的蓝光或绿光转换为红光. 三种碱土金属多铝酸盐基质的晶体结构相似,但Eu²⁺, Cr³⁺发光受晶体场影响,导致在不同的基质中Eu²⁺, Cr³⁺间能量传递效率不同.通过光谱分析及能量传递效率计算发现, 相同掺杂浓度下,CaAl₁₂O₁₉中Eu²⁺→Cr³⁺的能量传递效率最高,SrAl₁₂O₁₉次之, BaAl₁₂O₁₉最低.红光转换率在CaAl₁₂O₁₉中最高.     

光谱探针法确定Eu3+:ThO2的格位对称性及选择激发下样品的光致发光研究

测量和分析了不同温度下Eu³⁺:ThO₂的激发光谱、发射光谱和荧光 衰减曲线.Eu³⁺:ThO₂晶体是用熔融法生长的.通过12K下格位选择激 发下的发射光谱测量,利用晶场理论,确定了Eu³⁺在ThO₂占据Oh和C_3v两种格位.列表给出了两种格位Eu³⁺离子的晶场能 级和室温及12K下的荧光寿命.讨论了温度对能     

Gd2O3:Eu3+纳米晶的燃烧合成及光致发光性质

采用柠檬酸作燃烧剂用燃烧合成法制备了Gd₂O₃:Eu³⁺纳米晶.用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和荧光分光光度计等对Gd₂O₃:Eu³⁺纳米晶的结构、形貌和发光性能进行了分析.结果表明：不同柠檬酸与稀土离子配比(C/M)制备的样品经800℃ 退火1 h后，均得到了纯立方相的Gd₂O₃:Eu³⁺纳米晶，晶粒尺寸约为30 nm，尺寸分布较窄，其中以C/M=1.0时制备的纳米晶结晶性最好，发光强度最大.Gd₂O₃:Eu³⁺纳米晶主发射峰位置均在612 nm处 (⁵D₀→⁷F₂跃迁)，激发光谱中电荷迁移态发生红移，观察到Gd³⁺向Eu³⁺的有效能量传递.对柠檬酸与稀土离子配比(C/M)对结晶度、发光性质等的影响也进行了分析和讨论.     

Tm3+/Yb3+ ∶LaF3纳米体系中掺杂Yb3+ 离子对Tm3+ 离子荧光发射的影响

为研究Yb³⁺离子浓度变化对Tm³⁺离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO₃)₃为原料,采用水热法制备了Tm³⁺和Yb³⁺共掺的Tm³⁺/ Yb³⁺∶LaF₃纳米颗粒.用X射线衍射对LaF₃纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为1G4→3H6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为1D2→3F4).通过观测不同Yb³⁺离子浓度条件下共掺Tm³⁺/Yb³⁺∶LaF₃样品的荧光光谱,研究了Yb³⁺离子掺杂浓度对于Tm³⁺离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于1G4→3H6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb³⁺离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb³⁺离子浓度增大到一定程度时,Yb³⁺离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb³⁺离子的浓度的变化对于1D2→3F4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

Ho3+/Yb3+→α-NaYF4单晶的上转换荧光光谱特性

以KF作为助熔剂,采用固液界面温度梯度(70～90 oC/cm),通过改进的助熔剂-坩埚下降法从NaF-YF₃熔体系统中生长出了Ho³⁺/Yb³⁺离子双掺杂的α-NaYF₄单晶体. 在980 nm激光泵浦下可以观察到544 nm的上转换绿光和657和751 nm的上转换红光. 上转换的绿光强度明显强于上转换红光. 通过测量泵浦功率和上转换光的强度之间的关系研究了上转换发光的机理. 当Ho³⁺的掺杂浓度保持为1.0 mol%的情况下,Yb³⁺的浓度为8.08 mol%时上转换强度最强.     

Tm3+/Yb3 :LiYF4单晶的高效近红外量子剪裁及其在光伏电池中的应用

采用改进的坩埚下降法成功地生长了Tm/Yb共掺氟化钇锂单晶. 该单晶体具有每吸收一个蓝色光子并能发射出2个1000 nm近红外光子的下转换发光效应. 测定了样品的激发光谱、发射光谱和荧光衰减曲线. 在465 nm蓝光激发下观察到由Yb³⁺：²F_5/2→²F_7/2能级跃迁所致的960～1050 nm 波段的发射带,此发光带源于Tm³ 对Yb³ 离子的能量下转换过程. 应用Inokuti-Hirayama模型,研究了晶体的能量转换过程,结果表明Tm³ 向Yb³ 的能量传递是一个电偶极子相互作用机制过程. 当Tm³ 与Yb³ 离子的掺杂浓度为0.49mol%与5.99mol%时,单晶的量子剪裁效率达到最大值167.5%.     

Pr3+离子单掺LiLuF4单晶的坩埚下降法生长及光谱性能研究

本文应用坩埚下降法技术在全密封铂金坩埚条件下生长了不同Pr³⁺离子掺杂浓度的高质量LiLuF₄单晶. 测定了单晶体从420 nm至500 nm的激发光谱. 在446 nm光激发下,观察到单晶体480 nm(³P₀→³H₄)蓝色发射带、522 nm(³P₁→³H₅)绿色发射及605 nm(¹D₂→³H₄)的红色发射,其对应的平均寿命分别为38.5、37.3和36.8 μs. 其荧光寿命明显大于Pr³⁺掺杂的氧化物单晶. 同时研究了激发波长和掺杂浓度对发射强度以及色度坐标的影响. 获得最佳的Pr³⁺浓度为∽0.5 mol%,并分析了环境温度从298 K 到443 K变化对荧光强度的影响. 结果表明随着温度的增加,荧光强度逐步变弱,其中³P₀→³H₄(480 nm)能级跃迁受温度影响最大,其次是³P₁→³H₅和¹D₂→³H₄.     

BaGd2(MoO4)4:Tb3+,Eu3+荧光粉的 发光特性与能量传递机理

利用高温固相法制备了BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)与BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉,并借助于X射线衍射(XRD)、激发光谱、发射光谱及荧光衰减曲线对样品的结构及发光性能进行了表征。在290 nm激发下,BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)样品在550 nm处具有较强的绿光发射,表明该样品可用作绿色荧光粉。Tb~(3+)离子的最佳掺杂浓度为50%,电偶极间相互作用是引起浓度猝灭效应的主要原因。当在BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)荧光粉中共掺入Eu~(3+)离子后,可同时观测到Tb~(3+)与Eu~(3+)离子的特征发射峰。随Eu~(3+)掺杂浓度的升高,Tb~(3+)离子的发光强度逐渐下降,而Eu~(3+)离子的发光强度逐渐增加。根据BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)中Tb~(3+)离子的荧光寿命计算了Tb~(3+)与Eu~(3+)离子间的能量传递效率,并根据荧光寿命与激活离子掺杂浓度的关系证实了能量传递机制为电偶极间相互作用。     

Y3+和Gd3+对LaBO3:Eu3+发光粉结构和发光性能的影响

采用溶胶凝胶-燃烧法合成了系列不同掺杂浓度Y³⁺和Gd³⁺的LaBO₃∶Eu³⁺发光粉,对其结构、形貌和发光性能进行了表征。XRD研究结果表明：发光粉的结构与基质掺杂离子的种类和掺杂浓度有关系。荧光光谱结果表明：适量比例Y³⁺和Gd³⁺离子掺杂将提高LaBO₃∶Eu³⁺发光粉的发光强度。Y³⁺和Gd³⁺离子最佳掺杂摩尔分数分别为1.5%和12.5%。⁵D₀→⁷F₂与⁵D₀→⁷F₁跃迁发射的相对强度比值说明：掺杂改变LaBO₃∶Eu³⁺中Eu³⁺局域环境的对称性。发光性能改变主要受晶体结构、掺杂离子电负性影响。Gd³⁺离子掺杂更有利于发光粉结构稳定性和发光性能的改善。     

Eu3+激活K2CaP2O7荧光粉的制备和发光性质

采用高温固相法制备了系列不同浓度Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇红色荧光粉。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱和荧光寿命曲线等手段对荧光粉的物相结构、形貌以及发光性质进行了研究。结果表明所制备的荧光粉均属于单斜结构,Eu³⁺离子掺杂没有引起晶体结构明显变化,荧光粉形貌不规则,颗粒为微米量级且部分发生团聚。在393 nm紫外光激发下,荧光粉显示出红光发射,最强发射峰位于613 nm。Eu³⁺离子掺杂浓度对发光强度有显著影响,最佳掺杂摩尔分数为0.08,由此计算能量传递临界距离为1.61 nm。荧光寿命受掺杂浓度影响较小,当Eu³⁺掺杂摩尔分数为0.005~0.10时,荧光寿命在2.45~2.58 ms范围内。变温发射光谱显示,测试温度为150℃时,荧光粉的发光强度为室温的73%。研究表明,Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇是性能较好的红色荧光粉。     

Eu3+掺杂CaMoO4微米荧光粉发光性质的研究

运用化学沉淀的方法合成了不同Eu³⁺掺杂浓度CaMoO₄微米荧光粉样品, 详细研究了样品的光致发光性质. 研究表明: CaMoO₄: Eu可以被蓝光或近紫外光有效激发, 实现高色纯度的红光发射; 样品的黄昆因子数值数量级为10^-2, 是一种弱电声耦合材料; 样品中Eu³⁺的跃迁强度参数(Ω₂)随着掺杂浓度的提高而增大, 但量子效率却随着掺杂浓度的提高而减小; 通过对样品发光的浓度猝灭曲线的分析, 确定Eu³⁺的理想掺杂浓度为25%, 并判断出Eu³⁺在CaMoO₄基质中通过交换相互作用实现能量传递. 沉淀法制备的CaMoO₄: Eu微米荧光粉具有发光色纯度好, 制备工艺简单, 耗时较少的优点, 是一种性能优异的红色荧光粉材料.     

MSO4:Eu2+(M =Mg,Ca, Sr,Ba)的等电子陷阱与热释光特性

在硫酸盐掺入稀土元素的研究中, 得到了几种掺入Eu²⁺的碱土金属硫酸盐磷光体MSO₄:Eu²⁺ (M =Mg, Ca, Sr, Ba), 这组磷光体具有与掺入三价稀土离子(Tm³⁺, Dy³⁺, Eu³⁺)的碱土金属硫酸盐截然不同的热释光特性, 热释光三维发光谱中只呈现一个热释光峰, 对γ和βup辐射的热释光剂量响应为线性-亚线性响应. 结果清楚地显现出Eu²⁺对碱土金属阳离子的等价取代而形成的等电子陷阱对这些磷光体的热释光特性起了关键性的作用, Eu²⁺等电子陷阱与基质中的本征缺陷SO₄^2-形成的缺陷复合体作为热释光多阶段过程的基本作用单元, 基本上产生一次作用热释光事件. SrSO₄:Eu²⁺是一种典型的等电子陷阱发光的磷光体, 它具有相当高的热释光和光释光发光效率.     

Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)荧光粉的发光特性和能量传递

利用高温固相法合成Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉末,研究了Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂对Na_2CaSiO_4晶体结构的影响、材料发光特性以及存在的能量传递现象.X射线衍射结果表明Sm~(3+)和Eu~(3+)单掺及共掺样品均为单相的Na_2CaSiO_4结构,晶体结构没有改变.Na_2CaSiO_4:Sm~(3+)荧光样品在404 nm激发波长下呈现峰峰值为602 nm的橙红色荧光,来源于~4G_(5/2)→~6H_(7/2)跃迁.Na_2CaSiO_4:Eu~(3+)荧光样品在395 nm激发波长下发射出峰峰值为613 nm的红色荧光.对光谱和荧光寿命的测试和分析结果表明Sm~(3+)与Eu~(3+)之间存在能量传递,通过理论计算得到Sm~(3+)和Eu~(3+)之间的能量传递临界距离为1.36 nm,相互作用形式为电四极-电四极相互作用.随着Eu~(3+)掺杂浓度的增加,能量传递效率也逐渐提高至20.6%.     

LiGd(W_yMo_(1-y))_2O_(8-x/2)F_x∶Eu~(3+)红色荧光粉的制备和发光特性

采用高温固相法制备了LiGd(W_yMo_(1-y))_2O_(8-x/2)F_x∶0.4Eu~(3+)(x=0~1,y=0~1)系列白光LED用红色荧光粉。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、荧光光谱仪对荧光粉的形貌、结构、光学性能进行了表征。结果表明,Eu~(3+)、F-和WO_4~(2-)的掺杂没有改变LiGd(MoO_4)_2的四方晶系白钨矿结构;F~-和WO_4~(2-)最佳掺杂量分别为x=0.6,y=0.4。在396 nm激发下,LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6))_2O_(7.7)F_(0.6)∶0.4Eu~(3+)的发光强度比未掺杂样品提高了60%,量子效率可达66.23%。当温度升高至100℃时,样品的发射强度降为25℃时的76.6%。在460 nm激发下,样品的最强窄带发射峰位于617 nm处,归属于~5D_0→~7F_2跃迁,色坐标为(0.649 9,0.346 3)。5D0能级的荧光寿命曲线遵循单指数规律衰减,随着F-掺杂浓度的增加,5D0能级的荧光寿命不断增加,归因于低声子能量的F-掺入有效减小了能量的无辐射跃迁概率。所制备的LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6))_2O_(7.7)F_(0.6)∶0.4Eu~(3+)荧光粉有望应用于白光LED。     

实验优化设计Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)的合成及长余辉特性

为了得到最长有效余辉时间的Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉,应用二次通用旋转组合设计对实验进行全程优化,建立了稀土离子掺杂浓度Eu~(2+),Dy~(3+)和有效余辉时间的二元二次回归方程模型,应用遗传算法计算得到有效余辉时间的理论最大值.采用高温固相法合成了最优掺杂浓度Sr_2MgSi_2O_7:0.5mol%Eu~(2+),1.0mol%Dy~(3+)的荧光粉,在370nm激发下观察到了465nm的特征发射,这归因于Eu~(2+)的4f65d1—4f7跃迁.测量了最优荧光粉的热释发光特性,计算得到了陷阱深度为0.688eV,讨论了长余辉发光的特性.     

阴离子取代合成Sr3LaAxV3-xO12:Eu3+(A=Mo,W)白光荧光粉

通过高温固相法合成Sr₃LaA_xV_3-xO₁₂:Eu³⁺（A=Mo,W）荧光粉,利用MoO₄^2-和WO₄^2-取代基质中部分VO₄^3-,改变基质组成和结构,进而影响基质和激活剂Eu³⁺离子的发光性能。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和荧光分光光度计对所合成样品的物相、形貌、荧光性能及荧光寿命进行表征。研究表明,MoO₄^2-和WO₄^2-的部分掺杂对基质发光位置和强度均有影响,能明显减弱VO₄^3-的发光,但对Eu³⁺离子发光影响不大,添加电荷补偿剂F^-可以加强VO₄^3-对Eu³⁺离子的能量传递。通过调整基质VO₄^3-发光和Eu³⁺离子发光,可以得到单一基质的白光荧光粉。初步探讨了阴离子掺杂对Eu³⁺离子红光发射增强的机理。