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。     

纳米棒状长余辉材料BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)的制备与发光性能

利用硝酸铝、硝酸钡、尿素为原料,以一定比例H_2O/正丁醇及H_2O/正丁醇/SBS的混合液作传递压力的介质,进行反应,然后将得到的前驱体在还原气氛下高温煅烧,得到亮度高,余辉时间长的BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)纳米棒状长余辉发光材料。TEM和SEM测试表明高温煅烧后得到的BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)为棒状结构,其激发光谱和发射光谱均为宽带,主发射峰分别为498 nm,是典型的Eu~(2+)5d→4f跃迁。该方法的特点在于:采用水热法合成的BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光材料一般需经过高温煅烧,容易结块,而在合成制得的产品经1 300℃高温煅烧后仍呈现分散性良好的棒状结构,不需球磨,且发光性能良好,可直接应用。同时将2种不同的实验条件进行比较,发现在不使用表面活性剂的条件下依然可得到分散性良好的棒状BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光材料。该制备方法有望在其他铝酸盐和硅酸盐系长余辉发光材料的制备中得到应用。     

纳米纤维状Sr_3Al_2O_5Cl_2∶Eu~(2+),Tm~(3+)的白色长余辉性能（英文）

采用高温固相法在800℃下制备出系列白色长余辉荧光粉Sr_3Al_2O_5Cl_2∶Eu~(2+),Tm~(3+),并研究了它们的结构、形貌及发光性能。样品Sr_(2.91)Al_2O_5Cl_2∶0.04Eu~(2+),0.05 Tm~(3+)具有单一晶相和纳米纤维结构。该样品在紫外光激发下表现出两个很强的宽带发射(分别位于~448 nm和~590 nm)。它的余辉寿命大约是20 min。利用此种荧光粉所制作出的白光LED器件表现出很强的白光发射。     

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%)。     

La2-x-yMgTiO6:xDy3+,yEu3+白色荧光粉的 荧光性能及能量传递

采用高温固相法合成了La_(2-x)MgTiO_6∶xDy~(3+)和La_(2-x-y)MgTiO_6∶xDy~(3+),yEu~(3+)系列荧光粉,通过X射线衍射对其相结构进行了表征,优化了荧光粉的组成,研究了Dy~(3+)和Eu~(3+)浓度对发光强度的影响,测试了荧光粉的荧光光谱和寿命,研究了Dy~(3+)和Eu~(3+)之间的能量传递机理和能量传递效率。结果表明:所有合成的掺杂荧光粉均为单相物质;La_(2-x)MgTiO_6∶xDy~(3+)最佳掺杂浓度为x=0.05;在350 nm近紫外光激发下,La_(2-x-y)MgTiO_6∶xDy~(3+),yEu~(3+)显示出Dy~(3+)的特征黄、蓝光发射和Eu~(3+)的特征红光发射;Dy~(3+)的荧光寿命呈双指数衰减,随着Eu~(3+)浓度的增大,Dy~(3+)的荧光寿命逐渐减小,证明了Dy~(3+)和Eu~(3+)离子之间存在着能量传递;能量传递效率随着Eu~(3+)掺杂浓度的增加而增加,La_(1.83)MgTiO_6∶0.05Dy~(3+),0.12Eu~(3+)荧光粉的能量传递效率为53.9%;改变调节Eu~(3+)的掺杂浓度可以得到从冷白色到暖白色的荧光粉,La_(1.83)MgTiO_6∶0.05Dy~(3+),0.12Eu~(3+)的色坐标为(0.337 3,0.354 4)。     

蓝色长余辉材料CaAl_2O_4∶Eu~(2+),Li~+的发光性质

采用高温固相法制备了CaAl_2O_4∶Eu~(2+),Li~+发光材料,并讨论了掺杂Li+对CaAl_2O_4∶Eu~(2+)发光性质的影响。X射线衍射(XRD)和PL测试分析表明,在CaAl_2O_4∶Eu~(2+)中掺入Li~+后,Eu~(2+)的发光有一定的增强,而余辉时间则延长了4倍左右。通过热释光谱测量,分析了其陷阱能级的数量并估算了陷阱能级深度。结果表明,掺杂Li~+会在发光离子周围产生更多的电子陷阱,使陷阱的密度和深度增加,从而提高荧光粉的余辉性能。     

Eu~(2+),Dy~(3+)(Gd~(3+))共掺杂CaSi_2N_2O_2荧光粉发光性质

在还原气氛下采用高温固相法合成了白光发光二极管(LED)用荧光粉Ca_(0.98-y)Si_2N_2O_2:0.02Eu~(2+),yM~(3+),其中M为Gd(1%～12%)或者Dy(0.25%～6%)。利用X射线衍射仪分析其物相结构,发现稀土离子的掺入并没有改变其主晶相,仍为单斜结构。利用荧光分光光度计测试并分析激发光谱与发射光谱,样品在380 nm处有很宽的激发谱带,在位于550 nm处存在很宽的发射谱带,此发射谱归因于Eu~(2+)离子5d-4f的电子跃迁。Dy~(3+)与Gd~(3+)离子对Eu~(2+)发光具有明显的敏化作用:Dy~(3+)的摩尔分数为1%时,发光强度增加39%,达到最大值;Gd~(3+)则在摩尔分数为6%时,发光强度最强,增强了43%。并根据掺杂离子的能级特点对其发光微观机制进行了初步探讨。     

溶胶-凝胶法合成Sr3MgSi2O8:Eu3+ 红色荧光粉及其发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了Sr_3MgSi_2O_8∶Eu~(3+)红色荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法,对不同烧结温度(950,1 050,1 150,1 250℃)热处理4 h后得到的粉体的物相、形貌及发光性能进行了表征分析。由XRD表征结果可知,制备出的样品为正交晶系的Sr_3MgSi_2O_8;由扫描电镜及比表面积的测试结果可知,经过1 150℃热处理得到的荧光粉具有最大比表面积,可达到90.213 1 m~2/g,且粒径大小均一;由红外光谱图可知:样品中含有Si—O—Si、Mg—O和Sr—O化学键;在394 nm的激发波长下,所有样品在614 nm和702 nm处出现了强发射峰,分别对应于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2和~5D_0→~7F_4跃迁,属红光发射。随着热处理温度的升高,样品所对应的发射峰强度呈现出先增大后减小的变化趋势,即出现温度猝灭效应;经1 150℃热处理合成的Sr_3MgSi_2O_8∶Eu~(3+)红色荧光粉的发光性能最好,即最佳的热处理温度为1 150℃。     

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。     

一种新型Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)绿色荧光粉的制备及其性能研究（英文）

采用CaCO3,MgO,SiO2,Eu2O3原料,通过高温固相法制备了Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉。通过XRD图谱和PL光谱图,研究了Eu的掺杂浓度与助溶剂(NH_4Cl,BaF_2)对Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉结构、发光性能和热稳定的影响。XRD图谱对比结果表明,制备的Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉XRD图与理论计算得到的图谱几乎一致。Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉在360~450nm有很强的激发强度,并且在440nm激发下发射峰值波长为530nm的发射光。随着Eu~(2+)离子浓度的增加,发射光谱出现了红移,且在Eu~(2+)离子浓度约为6%时发生了浓度猝灭现象。当添加NH_4Cl和BaF_2作为助溶剂,Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉的发光强度有一定提高。与未添加助溶剂的Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉的发光强度相比,添加NH_4Cl助溶剂后发光强度增加了70%。此外,当温度升高至150℃时,Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉和商用绿色荧光粉的发光强度分别降低了7.6%和14%,表明Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉具有良好的热稳定性。这些发光性能均表明Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉是是一种可应用于固态照明的有前景的绿色荧光粉。     

蓝色长余辉材料Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+及其基质的VUV-UV激发特性

Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺是一种有效的蓝色长余辉材料,采用高温固相法合成了Sr₂MgSi₂O₇,Sr₂MgSi₂O₇:Dy³⁺,Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺及Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺,利用同步辐射研究了它们的VUV-UV激发特性.在真空紫外光激发下,在基质中发现了稍弱的位于385nm的发射带,在双掺杂的样品中,除了Eu²⁺的4f5d→4f发射带(465nm)外,还观察到了575nm处的发射峰;通过和Dy³⁺单掺杂样品的发射谱比较,发现它是来自于Dy³⁺的4f-4f(⁴F_9/2→6H_13/2)跃迁.在它们的激发谱上可以看出Dy³⁺与基质发射的有效激发均处于真空紫外区,在近紫外及可见区激发下未见到它们发光.另外在Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺中观察到Dy³⁺的发射也说明了Dy³⁺在该类长余辉材料中不仅作为陷阱用来延长余辉,而且也以发光中心形式存在于基质中.     

长余辉材料Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+中稀土离子的发光特性

利用同步辐射光源(德国HASYLAB实验室的SUPERLUMI实验站)和真空紫外激光(157.6nm)对新型蓝光发射长余辉材料Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺(0.2%),Dy³⁺(8%)进行了光谱研究。在170nm同步辐射光源激发下,观察到对应Eu²⁺:5d-4f跃迁的477nm发射带和对应Dy³⁺:4f-4f跃迁的两组线谱发射,其中只有来自Eu²⁺的5d-4f发射对长余辉光谱有贡献。在157.6nm激光激发下,除了上述发射外,还明显观察到对应Eu³⁺的红色线谱(590,614,626nm)。结合这些光谱特性,对Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺中稀土离子的发光特性以及长余辉发光机理进行了讨论,并提出了Eu²⁺充当空穴陷阱的可能性。     

亚微米Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+的水热共沉淀制备及发光性能研究

通过水热共沉淀方法制备了亚微米长余辉发光材料Sr₂MgSi₂O₇：Eu²⁺,Dy³⁺,使用X射线衍射、扫描电镜、光致发光以及热释发光光谱对所合成的材料进行了研究。结果表明：在1 000℃下烧结4 h的样品为四方晶系单相,结晶度随着烧结温度的升高而进一步改善,所制备的材料分散性良好,尺寸在200~300 nm之间。在399 nm激发下,样品呈现出主峰位于467 nm的蓝光发射,来自于Eu²⁺的5d-4f跃迁。在1 100℃烧结获得的样品的长余辉发光优于1 000℃烧结的样品。样品的热释光谱为一个不对称分布的宽带,主峰位于330~340 K之间,热释光谱对应的峰值范围有利于产生长余辉发光。     

SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉发光材料的喷雾热解制备及其表征

采用喷雾热解两段法制备了SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺长余辉发光材料,并利用XRD、SEM、荧光长余辉亮度测试等方法分析了不同制备工艺条件下SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺发光材料的结构、形貌以及发光性能的变化。结果表明:采用喷雾热解两段法可制备出球形SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺长余辉发光材料,SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺的晶体结构与α-SrAl₂O₄磷石英晶体结构相同。热解温度、还原温度、添加剂对产物的形貌、粒度分布、发光性能有较大影响。较之高温固相法,喷雾热解法制备的SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺具有发光性能好、形貌好、粒度分布窄等优点。     

Dy3+、Tm3+共掺杂Ca2MgSi2O7的发光特性

采用高温固相法合成了系列Ca₂MgSi₂O₇：Dy³⁺,Tm³⁺发光材料。对样品进行了XRD结构表征,测量了激发光谱、发射光谱、色温和荧光寿命。研究结果表明,Ca₂MgSi₂O₇：Tm³⁺在355 nm激发下显示出蓝色发光,在CIE1931中的色坐标为x=0.165 9,y=0.082 2,色纯度为89%。通过Dy³⁺和Tm³⁺的叠加激发谱带激发,即在349,353,365 nm激发下,Ca₂MgSi₂O₇：Dy³⁺,Tm³⁺显示出青白、冷白和暖白光,相关色温值分别为5 193,9 672,4 685 K。300~500 nm区域间可以有效地激发Ca₂MgSi₂O₇：Dy³⁺,Tm³⁺,并在400~600 nm之间产生蓝光和黄光复合产生的白光,表明该体系可用作白光LED的发光材料。     

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。     

白色长余辉材料CaxMgSi2O5+x：Dy3+系列的发光性能

制备并研究了一系列具有白色长余辉的钙镁硅酸盐材料,Ca_xMgSi₂O_5+x:Dy³⁺(x=1,2,3)。在紫外激发的发射谱中观察到来自Dy³⁺的4f组态内发射:对应⁴F_9/2→⁶H_15/2跃迁的蓝色发射(480nm)以及对应⁴F_9/2→⁶H_13/2跃迁的黄色发射(575nm)。低压汞灯(254nm)辐照后产生的长余辉光谱成分与发射谱相同,蓝光与黄光的混合组成白色光。对所研究的大部分样品,白色长余辉发射持续时间超过1h。研究了发射光强度对Dy³⁺浓度的依赖以及黄光与蓝光强度比与Dy³⁺掺杂浓度之间的关系,发现不同的基质有不同Dy³⁺浓度的依赖关系。室温以上的热释光谱表明所研究材料在室温以上具有丰富的热释光峰,因此有潜力进一步改善其长余辉性能。结合实验结果和以往研究,简要讨论了这一类材料的陷阱来源和长余辉发射机理。     

Sr3B2O6：Eu3+,Li+荧光粉的合成与发光性能

采用高温固相法合成Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺红色荧光粉,考察了激活剂Eu³⁺和电荷补偿剂Li⁺浓度对Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺荧光粉发光性能的影响。结果表明：适量掺杂Eu³⁺、Li⁺离子并不改变Sr₃B₂O₆的结构。当Eu³⁺掺杂量为4%、Li⁺的掺杂量为8%时,在900 ℃下灼烧2 h可以得到发光性能最佳的Sr_2.9B₂O₆：0.04Eu³⁺,0.08Li⁺红色荧光粉。以394 nm的近紫外光激发时,Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺荧光粉发射出红光,对应于Eu³⁺的4f-4f 跃迁,其中以614 nm附近的⁵D₀→⁷F₂跃迁发光最强,是一种有潜力用于白光LED的红色荧光粉。     

Photoluminescence of green nanophosphors Sr2MgSi2O7 doped with Tb3+ under 374-nm excitation

A series of Sr₂MgSi₂O₇:Tb³⁺ nanophosphors is prepared using a high-temperature solid-state reaction. The x-ray diffraction patterns show that the crystal structure of the sample is not significantly affected by Tb³⁺ ions. However, the images of the scanning electron microscope illustrate that the average size of nanoparticles becomes larger with the increase of Tb³⁺ concentration. Unlike earlier investigations on down-conversion emission of Tb³⁺ ion excited by deep ultraviolet light, in this work, the photoluminescence characteristics of Sr₂MgSi₂O₇ nanophosphors doped with different Tb³⁺ concentrations are analyzed under 374-nm excitations. The intense green emission at 545 nm is observed at an optimal doping concentration of 1.6 mol%. The main reason for the concentration quenching is due to the electric dipole-electric dipole interaction among Tb³⁺ ions.