Mn和Fe过渡金属离子掺杂天然方钠石近红外发光特性

采用高温固相法制备了Na8 Al6 Si6 O24 Cl2∶M n和Na8 Al6 Si6 O24 Cl2∶Fe近红外发光材料。测定了荧光粉的X射线粉末衍射（XRD ），及室温下的光致近红外发射光谱和激发光谱。在400 nm紫外光和602 nm可见光的激发下，Na8 Al6 Si6 O24 Cl2∶M n粉末中的M n5＋（3 A2-3 T2，3 A2-1 E）发射了主发射峰位于1200 nm的近红外光谱。实验发现，M n和S共掺提高了该粉末的近红外发光强度，文中对此提出了S2--M n5＋之间的能量传递机理。在334和500 nm的激发下，Na8 Al6 Si6 O24 Cl2∶Fe粉末中的Fe2＋（3 T1-5 E）发射了主发射峰位于1000 nm的红外光谱，该现象对提高硅太阳能电池的效率可能具有积极意义。     

氮流量在高氢氛围中对富硅氮化硅薄膜材料结构及其发光特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术,以N₂掺入到SiH₄和H₂的沉积方式,分别在玻璃和N型单晶硅片(100)衬底上制备富硅氮化硅薄膜。通过紫外-可见光吸收光谱、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR光谱)、拉曼光谱和光致发光谱(PL谱)分别表征掺氮硅薄膜材料的带隙、结构及其发光特性的变化。结果表明：在氢气的氛围中,随着氮气流量的增加,氢原子能够对薄膜缺陷起到抑制作用,并使较低的SiH₄/N₂流量比下呈现富硅态,但却不利于硅团簇的形成。随着氮原子的掺入,Si—N键的含量增大,带隙增大,薄膜内微结构的无序度也增大,薄膜出现了硅与氮缺陷相关的缺陷态发光;随着氮原子进一步增加,出现了带尾态发光,进一步讨论了发光与结构之间的关联。这些结果有助于采用PECVD制备富硅氮化硅对材料发光与结构特性的优化。     

Eu~(2+)浓度对Sr_2Si_5N_8∶Eu~(2+)红粉热猝灭机制的影响

采用高温固相法制备了不同Eu2+浓度掺杂的Sr2Si5N8红色荧光粉,并对其晶体结构、形貌、发光和热猝灭性能进行了详细的研究。XRD和SEM测试表明,所合成的样品为纯相Sr2Si5N8结构,具有较高的结晶度。PL光谱数据表明,Eu2+替代Sr2+格位形成两种不同的发光中心。温度特性测试发现,样品的热猝灭性能很大程度上取决于Eu2+浓度。随着Eu2+浓度的增加,样品的热猝灭性能先增强后降低。不同发光中心的荧光强度比和荧光寿命测试结果表明:在较低Eu2+掺杂条件下,Eu2+浓度引起热猝灭性能改变的机制主要归因于Eu2+占据不同Sr2+格位的几率的改变。     

利用共溅射方法实现硅基材料上的纳米Ge的可见光发射

如何实现硅基材料的发光,一直是很受重视的一个研究方向。以往是通过硅基外延生长直接带隙材料或锗硅超晶格的途径实现Si基材料发光。90年代初发倪的多孔硅发光[1],引起人们的广泛关注,对多孔硅的制备工艺、发光特性、机理和定性以及可能的应用等方面进行了广泛的研究。但至今尚没有阐明发光机理,而且多孔硅存在结构脆弱、对环境敏感、不易实现电注入等问题。     

Ca_xSi合金前驱物常压氮化制备Ca_(1-x)AlSiN_3∶xEu~(2+)红色荧光粉及发光性能研究

采用CaxSi合金前驱物和Eu B6常压氮化制备了Ca Al Si N3∶Eu2+氮化物红色荧光粉。研究了不同烧结温度、添加助熔剂及二次烧结对发光性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、荧光分光光度计对发光材料的形貌、晶体结构、发光性能与热稳定性进行了研究。分析结果表明:通过合金前驱物常压氮化法得到的氮化物荧光粉具有Ca Al Si N3结构,空间群为Cmc21。Ca Al Si N3∶Eu2+红色荧光粉的最佳烧结温度为1 550℃。添加质量分数为6%的Sr F2助熔剂后,荧光粉发光强度的提升效果最好。添加6%Sr F2助熔剂及二次烧结后得到的荧光粉的晶粒生长更加完整,颗粒度明显改善,发射光谱的相对强度也明显提高,比未加助熔剂单次烧结的荧光粉相对强度提高了近一倍。将发射峰位在640 nm的Ca0.98Al Si N3∶0.02Eu2+红色荧光粉应用在白光LED的封装中,获得了色温为3 109 K、显色指数为92.5以及色温为4 989K、显色指数为95.8的高显色白光LED,说明本文合成的氮化物红色荧光粉可以实现暖白光和正白光高显色的白LED发光器件。     

基于发光机理提高掺铒硅基材料发光效率的几条途径

掺铒硅基发光材料可以用于制备光通信用光源、光纤放大器，更重要的是可能成为实现硅基光电子集成技术的重要途径，已成为研究的热点之一．文章讨论了掺铒硅及掺铒硅基材料的发光机理，指出了制约实用化方面存在的问题．从不同方面着重探讨了共掺氧对提高掺铒硅发光效率的作用．最后介绍了基于掺铒硅发光机理提高掺铒硅基材料发光效率的几种途径、目前存在的主要问题及研究进展．     

蓝光发射和红光发射多孔硅的XPS分析

绿色发光多孔硅在空气中经两种不同的氧化处理分别得到红色发光和蓝色发光.X射线光电子能谱分析显示红色发光多孔硅中含有一定比例的Si、SiOx(x=1～2)以及少量的氟化物;蓝色发光多孔硅的主要成份是SiO2及少量的氟化物.红处透射谱显示蓝光发射多孔硅几乎只存在Si-O-Si峰,而红光发射多孔硅除主要有Si-O-Si峰外,还有明显的SiHx峰.分析表明多孔硅中的蓝光发射来源于SiO2中的缺陷中心.     

氧化硅层厚度对Si/SiO2界面电子态结构与光学性质的影响

在氧化硅上生长纳米硅晶,保持氧化硅的直接带隙结构,降低其能带带隙,以用于发光和光伏。采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了块体α-方石英、薄膜α-方石英、Si/SiO₂界面的电子态结构和Si/SiO₂界面的光学性质。结果显示,其均为直接带隙半导体,当薄膜α-方石英厚度和Si/SiO₂界面氧化硅层厚度逐渐减小时,能带带隙均逐渐变大,表现出明显的量子限制效应。光学性质计算结果表明：Si/SiO₂界面虚部介电峰和吸收峰的峰值随氧化硅层厚度降低而显著升高,且峰位向高能量方向蓝移。使用脉冲激光沉积制备了氧化硅上硅晶薄膜,测量了Si/SiO₂界面样品的PL光谱,在670 nm处存在一个强的发光峰,在波长超过830 nm后,Si/SiO₂界面样品的发光强度不断升高。因此,可以通过控制Si/SiO₂界面氧化硅层厚度有效地调控Si/SiO₂界面的电子态结构和光学性质,引进边缘电子态,调控其带隙进入1～2 eV区间,获取硅基发光材料...     

溶胶-凝胶法Er_2O_3薄膜的结构和光学特性

针对稀土Er掺杂Si光源中Er离子掺杂浓度低的问题,采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在Si(100)和SiO2/Si(100)基片上旋涂法制备Er2O3光学薄膜,Er离子浓度与以前掺杂方法相比提高了2个数量级.900℃热处理获得单一立方结构的Er2O3薄膜材料.光致发光(PL)特性研究表明在654nm波长的激光泵浦下,Er2O3薄膜材料获得了1.535μm的发光峰,并具有较小的温度猝灭1/5.在SiO2/Si(100)基体上制备的Er2O3薄膜材料的光致发光强度比Si(100)基体上制备的薄膜提高2-3倍.研究结果表明具有强光致发光特性的Er2O3薄膜是一种有前景的硅基光源和放大器材料.     

双能谷效应对N型掺杂Si基Ge材料载流子晶格散射的影响

性能优越的Si基高效发光材料与器件的制备一直是Si基光电集成电路中最具挑战性的课题之一.Si基Ge材料不仅与成熟的硅工艺相兼容,而且具有准直接带特性,被认为是实现Si基激光器最有希望的材料.对Si基Ge材料N型掺杂的研究有利于提示出其直接带发光增强机理.本文研究了N型掺杂Si基Ge材料导带电子的晶格散射过程.N型掺杂Si基Ge材料具有独特的双能谷(Γ能谷与L能谷)结构,它将通过以下两方面的竞争关系提高直接带导带底电子的占有率:一方面,处于Γ能谷的导带电子通过谷间光学声子的散射方式散射到L能谷;另一方面,处于L能谷的导带电子通过谷内光学声子散射以及二次谷间光学声子散射或者直接通过谷间光学声子散射的方式跃迁到Γ能谷.当掺杂浓度界于10~(17)cm~(-3)到10~(19)cm~(-3)时,适当提高N型掺杂浓度有利于提高直接带Γ能谷导带底电子占有率,进而提高Si基Ge材料直接带发光效率.     

助熔剂对Sr0.97Si2N2O2：0.03Eu2+荧光粉制备及发光性能的影响

在N₂气氛下,以Si₃N₄、SrCO₃和Eu₂O₃为原料,采用自还原高温固相合成法制备了Sr_0.97Si₂N₂O₂：0.03Eu²⁺荧光粉。在近紫外光激发下,该荧光粉发出明亮的黄绿光,发射峰位于533 nm处。采用XRD分析了不同助熔剂（NH₄F,NH₄Cl,Li₂CO₃,H₃BO₃）条件下的荧光粉晶相发育情况。通过SEM和荧光光谱研究了不同助熔剂对Sr_0.97Si₂N₂O₂：0.03Eu²⁺晶粒形貌及发光性能的影响。结果表明,随着助熔剂的添加,荧光粉团聚现象缓解、结晶度增强、分散性提高,且不同程度地提高了荧光粉的发光强度,其中以NH₄Cl的添加效果最佳。     

The Ag M5N45N45 Auger photoelectron coincidence spectra of disordered Ag0.5Pd0.5 alloy

An effect of disorder broadening (DB) on the Ag M₅N₄₅N₄₅ Auger spectra in the random substituted Ag_0.5Pd_0.5 has been investigated by Auger photoelectron coincidence spectroscopy (APECS). Data were collected for the Ag M₅N₄₅N₄₅ Auger line coincident with the Ag 3d_5/2 photoelectron line (and its higher and lower binding energy sides). It is shown that the broadening of the Ag M₅N₄₅N₄₅ line is directly associated with the presence of disorder broadening of the Ag 3d_5/2 photoelectron line. The APECS experiment is used to demonstrate the broadening in a novel way.     

橙红色荧光粉Ca3Y2Si3O12：Sm3+的制备及发光特性

采用高温固相法在1 400 ℃下经二次煅烧合成了橙红色荧光粉Ca₃Y_2-xSi₃O₁₂：xSm³⁺,研究了Sm³⁺离子掺杂浓度及助熔剂对荧光粉发光性能的影响。XRD结果显示,所合成的荧光粉的主晶相为Ca₃Y₂Si₃O₁₂。荧光光谱分析表明,Ca₃Y₂Si₃O₁₂：Sm³⁺硅酸盐荧光粉可以在320~500 nm范围内得到有效激发,并发射橙红光。在402 nm激发下,样品发射光谱中的主发射峰分别位于562 nm（⁴G_5/2→⁶H_5/2）、598 nm（⁴G_5/2→⁶H_7/2）和646 nm（⁴G_5/2→⁶H_9/2）,其中598 nm处峰值最大。改变Sm³⁺离子掺杂浓度发现：荧光粉发光强度先增大后减小,最佳Sm³⁺掺杂量x（Sm³⁺）为5%,浓度猝灭机理为离子间的相互作用。讨论了几种助熔剂的影响,NH₄F、CaF₂和NaCl均降低荧光粉的发光强度,只有H₃BO₃能够显著增强样品的发光,其最佳掺杂质量分数为1%。     

溶胶-凝胶法合成蓝色荧光粉SrAl2Si2O8：Eu2+

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法以相应的硝酸盐和正硅酸乙酯(TEOS)为反应物在85℃水浴制得胶体,并将干燥后的胶体前驱物在较低温度(921℃)下还原制得蓝色发光材料SrAl₂Si₂O₈:Eu²⁺。分别以热重(TG)-差示扫描量热(DSC)、X射线粉末衍射(XRD)、光致发光(PL)对合成产物进行了表征。并深入研究了溶胶-凝胶法制备过程中的影响因素,如pH值、乙醇含量、柠檬酸含量等,确定了合成SrAl₂Si₂O₈:Eu²⁺的最佳条件。XRD分析表明,当金属离子与柠檬酸的量的比为1:1,无水乙醇的量至少保证TEOS完全溶解于其中,溶液pH值为1.0~2.0时,可得到纯的SrAl₂Si₂O₈六方物相。发光分析表明,产物在监测463nm波长下的激发峰为327nm,在394nm激发下的发射光谱峰为468nm。     

新型FED荧光粉MSi2N2O2∶Eu2+(M=Sr,Ba)的发光性能

采用高温固相法合成了一系列新型绿色FED(Field Emission Display)荧光粉MSi2N2O2∶Eu2+(M=Sr,Ba),研究了该荧光粉在不同电压和电流密度下的发光特性.在电子束激发下,SrSi2N2O2:Eu2+的发射主峰位于541 nm,属于黄绿光发射;BaSi2N2O2∶Eu2+的发射主峰位于4...     

M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5(M=Ca,Sr,Ba,Ln=La,Gd,Lu)红色荧光粉发光性质的研究

用高温固相反应法合成了M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5(M=Ca,Sr,Ba,Ln=La,Lu,Gd)荧光粉,研究了荧光粉的发光性质。在紫外光和近紫外光激发下,样品的发射光谱由Eu~(3+)的5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)特征发射组成。其中Eu3+离子位于590 nm附近的5D0→7F1和位于620 nm附近的5D0→7F2跃迁发射的强度最强。荧光粉的激发光谱都是由O~(2-)-Eu~(3+)电荷迁移带和Eu~(3+)的f-f跃迁构成的。M_2Eu_xLa_(1-x)AlO_5(M=Ca,Sr,Ba)的O2--Eu~(3+)的电荷迁移带的峰位按Ca、Sr、Ba顺序向长波方向移动。研究了用La、Gd和Lu替代M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5中Ln的位置对样品发光的影响。给出了Eu~(3+)浓度对发光强度的影响。分析了M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5和M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5的荧光寿命。     

硼组分在BaAl2Si2O8:Eu2+发光材料中的作用

采用高温固相法在弱还原气氛下制备Ba0.955Al2-xBxSi2O8:Eu2+(x=0～0.5)系列荧光粉,研究B3+置换Al3对晶体结构和光谱特性的影响.B3+以类质同相替代BaAl2Si2O8晶格中的Al3+形成部分连续固溶体,随着B3+置换量的增加,晶胞参数a,b,c和晶胞体积V呈线性递减,晶面夹角β呈线性递增...     

全光谱照明LED中的蓝绿色荧光粉研究

采用高温固相法合成了BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺蓝绿色荧光粉,在440~460 nm蓝光激发下,该荧光粉发射峰值波长488 nm的蓝绿色光。通过共掺杂微量Mg²⁺和Ge⁴⁺离子,BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺蓝绿色荧光粉的热猝灭性能显著提升。在蓝光芯片激发下,使用BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺蓝绿色荧光粉搭配Y₃（Al,Ga）₅O₁₂:Ce³⁺黄绿色荧光粉以及CaAlSiN₃:Eu²⁺红色荧光粉,可以封装色温6 500 K、显色指数Ra达到96.5、所有特殊显色指数R1~R15都大于90的全光谱白光LED。通过封装老化测试,Mg²⁺和Ge⁴⁺离子掺杂的BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺蓝绿色荧光粉较未掺杂的荧光粉老化性能提升近1倍。     

La3Co29-xFexSi4B10的择优占位、电子结构和晶格振动性质的理论研究

分别用第一性原理及原子间相互作用势对初始模型进行几何优化, 所得稳定结构的晶格参数均与实验值符合较好. 通过第一性原理密度泛函理论, 计算了稳定结构La₃Co_29-xFe_xSi₄B₁₀化合物择优占位情况, 计算结果表明, Fe原子最择优替代Co 原子的2c晶位, 择优占位顺序为2c > 8j1 > 8i2 > 8j2 > 8i3 > 16k > 8i1, 这与实验结果非常符合. Fe原子每次只替代不同晶位的一个Co原子时, La₃Co_29-xFe_xSi₄B₁₀ 体系的晶格常数几乎不变, 磁矩却发生了有趣的变化. 当Fe原子沿着择优顺序依次替代不同晶位的所有Co原子时, 随着La₃Co_29-xFe_xSi₄B₁₀体系中Fe原子含量的增多, 其电子态密度整体向左移动. Fe原子完全替代Co时, 与未掺杂时相比体系的总磁矩增加. 最后, 利用原子间相互作用势进一步预测了La₃Co_29-xFe_xSi₄B₁₀体系的晶格振动及热力学性质. 在低频部分, 振动模式主要由质量较大的Co, Fe和La元素作贡献; 随着掺杂原子Fe的增多, 体系的截止频率先减小后增多, 中频部分由Si元素引起的振动模式减少; B-B强相互作用引起了高频部分的振动模式. 基于声子态密度预测了不同数量Fe掺杂后体系的比热、熵和德拜温度的变化, 当Fe 含量大于Co时, 德拜温度明显升高.     

Mn-Mg共掺杂AlON荧光粉制备及荧光性质

采用固相反应法成功合成了一系列Mn-Mg共掺的Al₂₃O₂₇N₅荧光粉。结果显示煅烧条件和Mn的掺杂浓度对Mn-Mg共掺的AlON荧光粉的制备和发光性质都有重要影响。获得纯相AlON的温度从未掺杂的1 900 ℃下降到10% Mn和10% Mg(摩尔分数)共掺杂的1 800 ℃。晶格参数随着Mn掺杂浓度升高而增加,说明Mn进入了AlON晶格中。未掺杂和Mg单掺以及10% Mn和10% Mg共掺杂样品的发射光谱都含有一个350～600 nm之间的宽带发射。绿光发射归属于Mn的3d电子之间的传输。蓝光发射可能与杂质或Al空位相关。