CaGd_2(MoO_4)_4∶Eu~(3+),Bi~(3+)红色荧光粉的制备及发光性能

采用水热法制备了CaGd_(2-x-y)(MoO_4)_4∶xEu~(3+),yBi~(3+)(x=0.01~2,y=0~0.04)系列红色荧光粉。分别用XRD、SEM和荧光分光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和发光性能进行了研究。结果表明,样品荧光粉具有体心四方白钨矿结构,属于I4_1/a(88)空间群,15%Eu~(3+)和1%Bi~(3+)(摩尔分数)的相继掺杂对样品基质晶体结构影响不大。样品粉末颗粒呈类八面体状,粒度比较均一,分散性良好,粒径在3~5μm之间。样品的激发光谱由位于200~350 nm的激发宽带和位于350~550 nm的系列激发峰构成,最强激发峰位于396 nm。发射主峰位于617 nm,对应于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2特征跃迁发射。研究未发现Eu~(3+)的浓度猝灭现象。Bi~(3+)的掺杂能对Eu~(3+)起敏化作用,显著提高样品的红光发射和色纯度,其作用类型为交换交互型,最佳掺杂量y=0.01。     

基质组成变化及电荷补偿对 NaM4(VO4)3:Eu3+(M=Mg,Ca)荧光性能的调控

利用高温固相法制备NaMg_(4-x)Ca_x(VO_4)_3∶0.01Eu~(3+)(x=0～2)、NaMg_(2.1)Ca_(1.9-y)(VO_4)_3∶yEu~(3+)(y=0～0.19)、NaMg_(2.1)Ca_(1.9-y)(VO_4)_3∶yEu~(3+),yX~-(X=Cl,F)和NaMg_(2.1)Ca_(1.9-2y)(VO_4)_3∶yEu~(3+),yM~+(M=Li,Na,K)系列荧光粉,采用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对样品进行了结构和性能表征。探讨基质结构变化和Li~+、Na~+、K~+、F~-、Cl~-等阴阳离子的电荷补偿作用对VO■和Eu~(3+)发光性能的影响以及能量传递机理。研究表明立方相NaMg_2Ca_2(VO_4)_3比四方相NaMg_4(VO_4)_3更能被紫外光有效激发,同时发射基质的蓝绿光和铕离子的红光,且VO■和Eu~(3+)之间的能量传递效率达到42.21%。电荷补偿剂能显著提高Eu~(3+)的发射强度,同时基质发光强度减弱表明电荷补偿剂增强了基质与激活剂离子间的能量传递。通过控制合成条件可以得到单一基质白光发射荧光粉。     

Sm~(3+)掺杂NaLa(WO_4)_2单一基质白光荧光粉制备及发光性能

单离子掺杂体系单一基质白光荧光粉可以有效克服紫外芯片+三基色荧光粉获得白光方案中颗粒分散性和沉降性不均的问题,克服荧光粉彼此间发光再吸收及三基色配比调控等问题.本文采用熔融盐法制备了Sm~(3+)离子单掺NaLa(WO_4)_2:x Sm~(3+)白光荧光粉.在紫外光激发下,WO_4~(2-)自激活发出的蓝绿光,与Sm~(3+)发射的绿光、黄光、橙光和红光混合得到了白光.在250 nm激发下,荧光粉会发出冷白光;在403 nm激发下会发出暖白光.随着Sm~(3+)掺杂浓度增加,相对色温逐渐降低.所制备的样品均为纯的四方相结构,晶粒形貌为不规则菱形薄片.通过分析实验数据确定Sm~(3+)离子间的能量猝灭类型为电偶极-电偶极作用.得到的NaLa(WO_4)_2:x Sm~(3+)荧光粉具有较高的稳定性,能被近紫外LED芯片有效地激发,可作为单离子掺杂单一基质白光荧光粉潜在候选.     

单分散球形CaWO_4∶Re~(3+)(Sm~(3+),Eu~(3+))红色荧光粉的制备及其发光性能

目前使用的白光LEDs荧光粉,主要是适于蓝光GaN芯片激发的黄、绿、红色稀土荧光粉。黄、绿光荧光粉技术已经相对完善,而发光良好、性能稳定的红色荧光粉比较少。因此,需要开发新型的蓝光激发型红色荧光粉。相对于传统的高温固相法制备荧光粉体,本文利用水热法在较低温度160℃成功制备出了发光性能良好的单分散球形钨酸钙红色发光材料CaWO4∶Sm~(3+)和CaWO_4∶Eu~(3+)。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、荧光光谱仪(PL)等表征手段,研究了所制备材料的晶体结构、表面形貌以及光学特性。讨论掺杂稀土离子浓度、反应时间等条件的改变对样品形貌以及发光性能的影响。结果显示,掺杂浓度不仅影响材料的形貌,还影响其发光强度。当Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂量分别为6%和4%时,CaWO_4∶Sm~(3+)和CaWO_4∶Eu~(3+)材料的发光性能最优。研究结果表明,Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂的CaWO_4材料可以作为荧光灯和蓝光芯片LED用荧光粉的备选材料。     

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。     

Bi~(3+)和Eu~(3+)在Ca_2SiO_4中的发光和能量传递

用高温固态反应合成了Ca_2SiO_4:Bi~(3+),Ca_2SiO_4:Eu~(3+)和Ca_2SiO_4:Eu~(3+),Bi~(3+)发光体。讨论了不同掺杂量和掺杂种类时Bi~(3+)对Eu~(3+)的~5D_0-~7F_1,~5D_0-~7F_2发射的影响规律。实验发现,Ca_2SiO_4:Bi~(3+)在紫外线激发下发出明亮的蓝色光,Ca_2SiO_4:Eu~(3+),Bi~(3+)中的Bi~(3+)能将激发能传递给Eu~(3+),使Eu~(3+)的~5D_0-~7F_1和~5D_0-~7F_2两种跃迁都大大加强,同时,Bi~(3+)也发出鲜艳的紫色光。     

Y~(3+)掺杂对Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)系列荧光粉,研究Y~(3+)离子掺入对荧光粉发光性能的影响。对于Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入主要起到稳定Eu~(2+)价态的作用,避免Eu~(2+)氧化为Eu~(3+),从而提高Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+)的发光性能。对于Ca Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入除了稳定Eu~(2+)价态作用外,还能有效减小Eu~(2+)取代Ca~(2+)后晶格膨胀引起的应力,提高Eu~(2+)在晶格中的溶解度。Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)(x=0,0.15,0.3,0.6,0.75,0.95)系列荧光粉中随着Ca含量的增加,共掺Y~(3+)离子对样品发光强度的提高程度也随之增加(20%~80%)。     

Eu~(3+)掺杂的Na_2YMg_2(VO_4)_3荧光粉制备和发光特性

采用溶胶-凝胶法制备了Na2Y1-xMg2(VO4)3∶x Eu~(3+)(x=0.15~0.75)系列自激活荧光粉。用XRD、SEM、光致发光光谱和荧光衰减曲线分别对其结构、形貌和发光性能进行表征。XRD结果显示样品为纯石榴石结构,其中Eu~(3+)取代Y~(3+);SEM照片显示样品为粒径大小在0.3~1μm范围内不规则的光滑球状颗粒;光谱分析表明,Na2YMg2(VO4)3作为自激活发光基质可以被200~400 nm紫外光有效激发,发出源于VO_4~(3-)电荷迁移跃迁的波长范围为400~700 nm的宽谱带绿光。掺杂Eu~(3+)后,在340 nm紫外光激发下同时出现了VO_4~(3-)的电荷迁移带和Eu~(3+)的特征光谱。不同浓度Eu~(3+)掺杂的光谱和荧光衰减曲线表明,存在VO_4~(3-)和Eu~(3+)之间的能量传递。     

溶胶-凝胶法制备CaSiO_3:Eu~(3+)Bi~(3+)

采用溶胶-凝胶法制备出了CaSiO_3:Eu~(3+)Bi~(3+),利用DTA样品进行了检测并分析了其反应过程。XRD谱图表明:在CaSiO_3中少量掺杂Eu~(3+)、Bi~(3+)并没有改变其晶体结构。     

新型红色荧光粉NaLa_(0.7)(MoO_4)_(2-x)(WO_4)_x∶0.3Eu~(3+)的制备及发光性质研究

采用高温固相法合成具有余辉性能的发光材料NaLa_(0.7)(MoO_4)_(2-x)(WO_4)_x∶0.3Eu~(3+)(x=0,0.5,1,1.5,2)。用X射线衍射(XRD)和荧光光谱对样品的晶体结构和发光特性进行表征。测试结果表明,在900℃下烧结8 h所合成的NaLa_(0.7)(MoO_4)_(2-x)(WO_4)_x∶0.3Eu~(3+)样品为纯相Na La(Mo O_4)_2,样品可被近紫外光393nm和蓝光462 nm有效激发,其发射主峰位于615 nm处,属于Eu3+的5D0-7F2跃迁。Na La_(0.7)(Mo O_4)_(2-x)-(WO_4)_x∶0.3Eu~(3+)的发光强度随着W6+浓度的增加而增大,当W6+掺杂量x=1时发光最强,而后随W6+掺杂浓度的增加出现浓度猝灭现象。通过计算得到样品在393 nm和462 nm激发下的色坐标,当W6+的掺杂量x=1时,样品的红光色纯度最好。     

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%.     

金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的发光性能

采用高温固相法制备了金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)系列荧光粉,研究了不同浓度Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的晶体结构、Lu_2O_3基质中Bi~(3+)→Ho~(3+)的能量传递规律及合成粉体的发光性质。X射线衍射结果表明Bi~(3+)、Ho~(3+)掺杂对Lu_2O_3的立方相结构没有影响。在322 nm激发波长下发射出位于551 nm处Ho~(3+)的~5S_2→~5I_8跃迁;在551 nm监测下,合成的Ho~(3+)、Bi~(3+)共掺杂Lu_2O_3荧光粉出现Bi~(3+)的322 nm特征激发峰以及Ho~(3+)的448 nm处的~5I_8→~5F_1跃迁。当Bi~(3+)掺杂浓度为1.5%时,Bi~(3+)对Ho~(3+)的能量传递最有效,比单掺Ho~(3+)样品发射强度提高了34.8倍。Lu_(98.5%-y)O_3:1.5%Ho~(3+),y%Bi~(3+)(y=1,1.5,2)样品,随着Bi~(3+)掺杂浓度增加,用980 nm激发比322 nm激发在551 nm处获得的光强分别提高了13.3倍、16.8倍、14.2倍。通过计算得到Bi~(3+)和Ho~(3+)之间的能量传递临界距离为2.979 nm,且Bi~(3+)与Ho~(3+)之间的能量传递是通过偶极-四极相互作用实现的。     

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。     

白光LEDs用颜色可调型荧光粉Ca9Al(PO4)7:Tb3+,Sm3+的发光及能量传递

采用高温固相法制备了一系列Tb~(3+)、Sm~(3+)和Tb~(3+)/Sm~(3+)掺杂的Ca_9Al(PO_4)_7荧光粉。采用X射线衍射技术、光谱及荧光寿命等手段表征了材料的性能。以Tb~(3+)的380 nm激发峰作为激发源时,发现Ca_9Al-(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的发射光谱中既包含Tb~(3+)的~5D_4-~7F_(6-3)跃迁发射,又含有Sm~(3+)的~4G_(5/2)-~6H_(5/2-9/2)跃迁发射。当增加Sm~(3+)的掺杂量时,基于Tb~(3+)-Sm~(3+)间的能量传递,有效地增加了Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的发射强度,能量传递的机理是电偶极-电偶极相互作用。另外,Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的量子效率可以达到50.6%。上述结果表明,Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)材料在紫外-近紫外白光LEDs领域具有一定的潜在应用价值。     

Eu~(3+)离子掺杂的Ca_8Zn(SiO_4)_4Cl_2红色荧光粉的制备及其荧光性能（英文）

采用溶胶-凝胶法合成了系列Ca_8Zn(SiO_4)_4Cl_2:Eu~(3+)红色荧光粉。通过X射线粉末衍射、荧光光谱等对合成的荧光粉样品进行表征,并系统地研究了烧结温度、Eu~(3+)掺杂浓度对样品发光强度的影响。结果表明:该荧光粉能被近紫外光(393 nm)有效激发;当烧结温度为800℃、Eu~(3+)的掺杂量为5.0%(摩尔分数)时,样品发射出的荧光强度最强。Ca_8Zn(SiO_4)_4Cl_2:Eu~(3+)样品的色坐标(0.684,0.316)与红色标准值(x=0.670,y=0.330)非常接近。Ca_8Zn(SiO_4)_4Cl_2:Eu~(3+)是一种很好的新红色荧光粉。     

CaMoO_4∶Dy黄绿色荧光粉的微波合成及掺杂PO_4~(3-)的荧光增强效应

采用微波辐射法合成了一系列的Ca_(1-x)MoO_4∶x Dy~(~(3+))(0x≤0.12)和Ca_(0.98)(Mo O_4)_(1-1.5y)(PO_4)y∶0.02Dy~(3+)(0≤y≤0.10)黄绿色荧光粉,分别用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光分光光度计对荧光粉的物相结构、微观形貌、发光特性进行了分析和表征。结果表明:所制得的CaMoO_4∶Dy~(3+)晶体结构与Ca Mo O4相似,为四方晶系、白钨矿结构。样品颗粒呈立方形,边长约为5μm,且是由尺寸约为120~540 nm的类球形小颗粒组成。样品的最大激发峰位于300 nm处。发射光谱由一系列尖峰组成,最强发射峰位于572 nm处,对应于Dy~(3+)的4F9/2→6H13/2跃迁,发光强度随Dy~(3+)浓度的增加先增大后减小,当Dy~(3+)摩尔分数为0.02时发光强度最大,而后随Dy~(3+)浓度的增加,发生了浓度猝灭效应。由Dexter浓度猝灭理论知,Dy~(3+)浓度猝灭主要为电偶极-电偶极相互作用和Dy~(3+)离子间交叉弛豫造成的。在254 nm波长激发下,Ca Mo O4∶Dy~(3+)的色坐标集中在黄绿光区域。此外,PO3-4的掺杂有效提高了CaMoO_4∶Dy~(3+)体系的发光亮度,PO_4~(3-)的最佳掺杂量为y=0.04,此时样品的发光强度比未掺杂样品提高了约19%。     

发光颜色可调的Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉及能量传递

利用高温固相法制备了一系列发光颜色可调的Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)研究了所得荧光粉的相纯度和晶体结构。XRD精修结果表明,当Y~(3+)被Eu~(3+)取代时,Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)系列样品的线性结构变化能很好地符合Vegard定律。此外,通过发射光谱和荧光寿命验证了Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉中Tb~(3+)到Eu~(3+)的能量传递过程。Tb~(3+)到Eu~(3+)的能量传递机理为偶极-偶极相互作用。随着Eu~(3+)掺杂量的增加,荧光粉的发光颜色可以由绿色逐渐过渡到红色。这些结果表明合成的Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉在紫外光激发的固态照明领域具有潜在的应用前景。     

高对称性晶体结构中实现Bi~(3+)窄带蓝光发射

采用高温固相法合成了系列K_4CaGe_3O_9∶xBi~(3+)(0.003≤x≤0.10)荧光粉材料。通过精细Rietveld结构精修、光致激发和发射光谱、X射线光电子衍射及热稳定性等手段对晶体结构和发光性能进行了研究。实验结果表明,在紫外光激发下,Bi~(3+)展现了半高宽低至43 nm的窄带蓝光发射。这是由于K_4CaGe_3O_9基质拥有高对称性的晶体结构。与此同时,制备的K_4CaGe_3O_9∶xBi~(3+)(0.003≤x≤0.10)荧光粉材料展现了卓越的发光热稳定性,在423 K时,发光强度可以保持在室温状态下的83%。上述研究证明制备的K_4CaGe_3O_9∶xBi~(3+)(0.003≤x≤0.10)荧光粉材料在白光发光二极管(LED)或背光显示中有潜在的应用前景。在高对称性晶体结构中掺杂Bi~(3+)实现窄带发光的研究思路可以为未来窄带荧光粉的研发提供理论研究基础和科学依据。     

SrSnO_3∶Sm~(3+)/TiO_2复合光阳极的制备及其光电性能

以Sr(NO_3)_2和NaSnO_3为原料,采用水热法成功制备了SrSnO_3∶Sm~(3+)下转换粉体,并将其与TiO_2复合作为光阳极应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和荧光光谱仪(FL)对SrSnO_3∶Sm~(3+)进行表征,探讨了SrSnO_3∶Sm~(3+)掺杂量对Sr SnO_3∶Sm~(3+)/TiO_2复合光阳极组装DSSC光电性能的影响。结果表明,通过水热法成功制备了棒状、短柱状和颗粒状混合形貌的SrSnO_3∶Sm~(3+),Sr SnO_3∶Sm~(3+)通过下转换作用将紫外光转换为587 nm的黄色光,拓宽了光谱响应范围。随着SrSnO_3∶Sm~(3+)掺杂量的增加,DSSC的短路电流密度增大。当Sr SnO_3∶Sm~(3+)掺杂质量分数为3%时,短路电流密度和光电转换效率分别为10.3 m A/cm2和4.09%,与纯P25相比,分别提高了38%和25%。     

Cr^(3+)、Yb^(3+)共掺杂LaSc_(3)(BO_(3))_(4)近红外荧光粉的发光与器件性能EI北大核心CSCD

荧光粉转换型宽带发射近红外LED在食品检测、生物医药、安防监控等领域具有重要的应用价值。本工作介绍了一种具有宽带近红外发射的LaSc_(3)(BO_(3))_(4)∶Cr^(3+)(LSB∶Cr^(3+))荧光粉,在460 nm蓝光激发下,其发射覆盖650~1200 nm范围,半高宽达到170 nm。在此基础上,通过Yb 3+共掺,有效提升了其发光性能,其中发射峰半高宽拓宽到223 nm,最高发光量子产率由14%提升至35%,发光热稳定性也得到显著提高。基于荧光粉的发光量子产率、荧光寿命和发光热稳定性等数据分析,发现Yb^(3+)共掺杂对材料发光热稳定性的改善主要源于Cr^(3+)与Yb^(3+)之间的高效能量传递,并且Yb^(3+)在基质材料中表现出更好的热稳定性。最后,将LSB∶Cr^(3+),Yb^(3+)荧光粉与蓝光LED芯片结合,制备成近红外LED器件,在60 mA驱动电流下,近红外输出功率达16 mW。以上结果表明,LSB∶Cr^(3+),Yb^(3+)荧光粉是一种潜在的近红外LED用发光材料。