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.     

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.     

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。     

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℃。     

光学碱度对Tb3+掺杂Bi2O3-B2O3玻璃发光性能的影响

采用熔融法制备了Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃系统玻璃,使用激发、发射及拉曼光谱分析了光学碱度与玻璃结构及发光性能的关系,同时绘制了Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺的能级图。研究结果表明：Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃玻璃由[BO₃]、[BiO₃]、[BO₄]及[BiO₆]共同组成,且随着光学碱度由0.63增加到0.93,玻璃的结构逐渐疏松。高的光学碱度使部分Bi³⁺变为Bi²⁺,发出571 nm（²P_3/2（2）→²P_1/2）的光,Bi³⁺→Tb³⁺的能量降低。在光学碱度及Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺离子的共同作用下,随着光学碱度的提高,玻璃的发光颜色由黄绿色变为白色。     

紫外应力发光材料SrMgSi2O6：Ce的制备与光谱性质研究

采用固相烧结法制备了3种紫外应力发光材料SrMgSi₂O₆：Ce_0.005、SrMgSi₂O₆：Ce_0.005,Er_0.015和Sr₂MgSi₂O₇：Ce_0.005,Er_0.015。XRD测试结果表明：SrMgSi₂O₆与Sr₂MgSi₂O₇具有相同的结构,掺杂离子的加入没有改变相结构。3种样品的荧光发射光谱很类似,均在330~400 nm紫外波段有较宽的发射谱带。应力发光曲线的测试结果表明,样品的应力发光强度与物体受力变化呈良好的对应关系,证明所制备的样品可以用来检测物体的受力情况。同时,研究了共掺杂离子以及改变基质结构对应力发光强度的影响,结果表明发光体中陷阱数目的增加以及基质对称性的降低有利于应力发光的产生。由于所开发的样品波长在紫外区,因而可以作为光源来激发其他颜色的光致发光材料从而实现多颜色应力发光材料的开发。     

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。     

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。     

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。     

ZnAl2O4：Tb3+荧光粉的合成、结构及其光学性能研究

通过溶胶-凝胶法制备出不同Tb³⁺掺杂浓度和不同二次煅烧温度下的ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉, 并利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱等对样品进行了表征。由XRD结果可知,当Tb³⁺掺杂的摩尔分数不大于9%,二次煅烧温度在600℃以上时,所得粉体为结晶性良好的尖晶石相。在紫外光激发下,ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉的发射光谱由位于488 nm(⁵D₄→⁷F₆)、542 nm(⁵D₄→⁷F₅)、587 nm(⁵D₄→⁷F₄ )和621.5 nm(⁵D₄→⁷F₃)的4个发射峰组成。研究发现,Tb³⁺的掺杂浓度和二次煅烧温度对样品发光强度有着重要影响,当Tb³⁺的摩尔分数为5%,二次煅烧温度为900℃时,ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉的发光最强,继续增加Tb³⁺掺杂浓度或提高煅烧温度,分别会出现浓度猝灭和温度猝灭现象。     

白光LED用蓝绿色荧光粉Sr1-xBax Al2O4:Eu2+的发光性质

采用高温固相法在还原气氛中合成Sr1-xBaxAl2 O4:Eu2+荧光材料.XRD显示,当钡掺杂量x＜0.4时,对应样品主要为单斜SrAl2 O4晶体结构;当x≥0.4时,对应样品主要为简单六方BaAl2 O4晶体结构.在360nn激发下,样品的发射光谱随x的增加由单一的绿光发射(λmax=516nm)逐渐转变为蓝绿...     

稀土离子(Eu3+,Tb3+,Ce3+)掺杂ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃的制备与发光性能

采用凝胶法分别制备出4.5ZnO-5.5Al₂O₃-90SiO₂(ZAS)以及ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 透明微晶玻璃。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,研究了稀土离子掺杂浓度对ZAS微晶玻璃的结构和发光性能的影响。XRD结果表明,ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃包含ZnAl₂O₄晶相和SiO₂非晶相,ZnAl₂O₄平均晶粒尺寸约为30 nm,稀土离子的掺杂没有显著改变原来的ZnAl₂O₄晶体结构。TEM结果表明,900 ℃时ZnAl₂O₄从ZAS体系中析出。PL光谱显示,Eu³⁺ 存在 ⁵D₀→⁷F₂跃迁,ZAS[DK]:Eu³⁺在611 nm 处发出强烈的红色光;由于Tb³⁺ 的⁵D₄→⁷F₅ 跃迁,ZAS[DK]:Tb³⁺在541 nm 处发出明亮的绿色光;ZAS[DK]:Ce³⁺ 在381 nm处显示了蓝光发射,对应于Ce³⁺ 的5d→4f 轨道跃迁。ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu, Tb, Ce)的PL发射光谱存在着浓度猝灭现象,Eu³⁺、Tb³⁺ 和Ce³⁺的最佳单掺杂摩尔分数分别为20%、20%和3%。CIE色度图表明,ZAS[DK]: RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)的色坐标分别位于红光、绿光和蓝光区域。实验结果表明,ZAS:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 微晶玻璃是一种良好的可用于全色显示的白光LED材料。     

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。     

掺杂离子对白色长余辉发光材料Y2O2S:Tb3+, Eu3+,M2+ (M=Mg,Ca, Sr,Ba),Zr4+性能的影响

采用高温固相法制备了白色长余辉发光材料Y₂O₂S:Tb³⁺, Eu³⁺,M²⁺(M=Mg, Ca, Sr, Ba), Zr⁴⁺, 利用X晶体衍射、发光光谱、余辉曲线和热释光曲线等对制备的材料进行表征。结果表明:掺杂离子没有改变样品晶体结构和发射峰的位置,但对其发光强度、余辉时间及陷阱深度有较大的影响。在263 nm紫外光的激发下,469 nm和626 nm的发射分别对应于Eu³⁺的⁵D₂→⁷F₀、⁵D₀→⁷F₂跃迁,544 nm的发射对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁,主要通过它们的混合产生白光。掺杂不同二价离子样品的余辉性能按Mg²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺的顺序递减,其中掺杂Mg²⁺的样品,色度坐标为(0.29,0.32),陷阱深度为1.17 eV,余辉时间长达320 s(≥1 mcd/m²),表现出最佳的发光性能。     

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。     

钇镓石榴石中Tb3+到Ce3+的无辐射能量传递特征

在Y₃Ga₅O₁₂石榴石中,室温下采用紫外激光选择激发光谱研究了能量从Tb³⁺的⁵D₃和⁵D₄能级无辐射传递给Ce³⁺的²D_3/2能级。实验结果符合Frster-IH直接无辐射传递理论。⁵D₃(Tb³⁺)→²D_3/2(Ce³⁺)能量传递是电偶-偶极子相互作用机理,其平均临界传递距离为R₀=16.3?,而⁵D₄(Tb³⁺)→²D_3/2能量传递是起主导作用的电偶-偶极子相互作用,其平均临界传递距离为11.2?。在⁵D₄的传递过程中,电偶-四极子相互作用也应予以考虑。 关键词：     

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。     

Excitation mechanisms and effects of dopant concentration in Gd2O2S:Tb phosphor

Gadolinium oxysulfide powders doped with different Tb³⁺ concentrations were prepared from sulfur vaporization on rare earths’ basic carbonate precursors. Single-phase Gd₂O₂S samples were obtained, with Tb³⁺ doping up to 9 at%. The study of the excitation mechanisms revealed that the Tb³⁺ emission might occur after the direct Tb³⁺ excitation either by energy transfer from Gd³⁺ or from the phosphor host. The characteristic terbium emission lines were observed, resulting from the radiative decay from ⁵D₃ or ⁵D₄ to ⁷F_j levels. The cross-relaxation phenomenon was observed and its effects on the materials emission color were discussed based on the CIE diagram. By using time-resolved spectroscopy, ⁵D₃→⁷F_J and ⁵D₄→⁷F_J transitions were separated.     

纳米纤维状Sr3Al2O5Cl2:Eu2+,Tm3+的白色长余辉性能

采用高温固相法在800℃下制备出系列白色长余辉荧光粉Sr₃Al₂O₅Cl₂：Eu²⁺,Tm³⁺,并研究了它们的结构、形貌及发光性能。样品Sr_2.91Al₂O₅Cl₂：0.04Eu²⁺,0.05 Tm³⁺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。     

Eu3+或Tb3+掺杂Y2O3纳米材料紫外激发光谱

采用燃烧法制备了不同Ln³⁺(Ln=Eu或Tb)掺杂浓度和不同平均粒径的Y₂O₃:Ln纳米晶体粉末和体材料样品。研究发现随着粒径的减小,Y₂O₃:Eu电荷迁移带的位置发生红移;并且,由于存在于近表面低结晶度环境中的Eu³⁺数量的增加,小粒径样品(5nm)的电荷迁移带还向长波方向发生了明显的展宽。实验中还观察到Y₂O₃:Tb纳米晶激发谱中4f5d(4f⁸→4f⁷5d¹)跃迁吸收对应激发峰(带)的谱线形状随样品粒径变化存在较大的差异,这是由于Tb³⁺存在于近表面的低结晶度和颗粒内部的高结晶度两种不同环境中,Tb³⁺的4f5d跃迁在两种环境中对应的吸收峰位置不同,当样品粒径发生变化时Tb³⁺处于两种环境中的比例随之变化,造成相应吸收跃迁对应的激发峰(带)强度发生变化,并改变了激发谱的谱线形状。实验中还发现,随着Tb³⁺(或Eu³⁺)浓度的减小,Y₂O₃基质激子跃迁吸收的激发峰对比4f5d跃迁(或电荷迁移带)激发峰的相对强度随之增强。