Eu掺杂SiO2纳米基质的发光特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了Eu掺杂的SiO₂干凝胶,分别用光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(IR)谱等分析手段对样品进行了表征,研究了SiO₂的基质中Eu³⁺、Eu²⁺的发光特性以及退火温度对发射光谱的影响,并对其发光机理进行了分析。结果表明,样品掺杂均匀,颗粒尺寸大约在50~80 nm,硼(B)离子进入SiO₂网格,成为了基质的一部分,改变了基质的网络结构。当采用258 nm激发样品时,随着退火温度的升高,红光发射强度先增强后减弱。对于经800 ℃退火处理的样品红光发射最强,出现了576 nm(⁵D₀ →⁷F₀),620 nm(⁵D₀ →⁷F₂),658 nm(⁵D₀ →⁷F₃)3条谱线,其中主峰位于 620 nm红光发射,对应于Eu³⁺离子的⁵D₀ →⁷F₂超灵敏跃迁,进一步说明B离子参与到基质中,形成了Si—O—B键,导致Eu³⁺离子所处配位环境的对称性降低,从而有利于Eu³⁺离子的特征发射;当采用271 nm激发样品时,随着退火温度的升高,蓝光发射强度先增强后减弱,经850 ℃退火的样品400~500 nm蓝光发射最强,归属于Eu²⁺的5d→4f的跃迁发射,证明在铝离子(Al³⁺)存在的情形下,在高温退火过程中Al³⁺部分取代Si⁴⁺形成AlO^-₄基团,掺杂Eu³⁺填补AlO^-₄基团附近的空位,增加了Eu³⁺周围的AlO^-₄四面体中氧原子的电子给予能力,使得Eu³⁺还原成Eu²⁺,从而得到了较强的蓝光发射。但是,当退火温度达到900 ℃时,由于稀土离子发生位置的迁移形成团簇红光和蓝光都明显地降低。     

纳米晶Gd2O3 ∶ Eu3+的制备与发光性质

利用共沉淀法制备了纳米晶Gd₂O₃ : Eu³⁺发光粉体。 在不同掺杂浓度、不同煅烧温度的系列样品中,均观测到Eu³⁺离子的特征发射。样品的晶相与发射性质的研究表明:所制备的样品经800~1 300 ℃热处理后,晶相为立方相,1 400 ℃时开始向单斜相转变。荧光强度与Eu³⁺离子掺杂浓度关系研究表明:在不同掺杂浓度中,Eu³⁺离子浓度为4%时其相对发射强度最强。在三个不同的煅烧温度中,经800 ℃煅烧的样品其发光效果最好。此外还观察到电荷转移激发态以及基质、Gd³⁺与Eu³⁺之间的能量传递。激发谱包含三部分,即电荷转移带、Eu³⁺的4f内壳层电子跃迁和Gd³⁺的激发谱。     

YTaO4 : Eu,Gd的合成及其发光

采用高温固相反应合成了Y_1-x-yEu_xGd_yTaO₄荧光体,经过XRD证明产物为纯相的M'型YTaO₄结构。通过对样品的光谱测试表明,TaO^3-₄将吸收的能量传递给Eu³⁺,起着一定的敏化作用。掺入少量Gd³⁺对YTaO₄ : Eu的发光有一定的增强作用。用147 nm的真空紫外光激发样品时,样品具有较强的荧光发射,其主发射峰位于612 nm,具有较好的色纯度。     

红色LiMBO3 : Re3+(Re=Eu,Sm) 发光材料的特性

采用固相法制备了红色LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Re³⁺(Re=Eu, Sm)发光材料,研究了材料的发光性能。研究发现LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Eu³⁺材料呈现多峰发射,最强发射分别位于610,615,613 nm处,分别监测这三个最强峰,所得激发光谱峰值位于369,400,470 nm。LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Sm³⁺材料也呈多峰发射,分别对应Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_5/2、⁴G_5/2→⁶H_7/2和⁴G_5/2→⁶H_9/2跃迁发射;分别监测602,599,597 nm三个最强发射峰,所得激发光谱峰值位于374,405 nm。研究了激活剂浓度对材料发射强度的影响,结果随激活剂浓度的增大,发射强度先增强后减弱,即,存在浓度猝灭效应。实验表明,加入电荷补偿剂Li⁺、Na⁺或K⁺均可提高LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Re³⁺(Re=Eu, Sm)材料的发射强度。     

LiMBO3 : Dy3+材料的发光特性

采用固相法制备了LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料,并研究了材料的发光特性。LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料的发射光谱均呈多峰发射,对应于Ca,Sr,Ba,其主发射峰分别是Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2(484,486,486 nm),⁶H_13/2(577,578,578 nm)和⁶H_11/2(668,668,666 nm)跃迁。监测黄色发射峰时,所得激发光 谱峰值位置相同,主激发峰分别为331,368, 397,433,462,478 nm,对应Dy³⁺的⁶H_15/2→ ⁴D_7/2,⁶P_7/2,⁶M_21/2,⁴G_11/2,⁴I_15/2和⁶F_9/2跃迁。研究了敏化剂Ce³⁺及电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺对LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料发光强度的影响。结果显示:加入敏化剂Ce³⁺提高了材料的发光强度,发光强度最大处对应的Ce³⁺浓度为3%;加入电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺后,材料的发光强度也得到了明显提高,但发光强度最大处对应的Li⁺、Na⁺和K⁺浓度不同,依次为4%、4%和3%。     

(La,Ce,Tb)BO3的合成及光谱性质

采用高温固相法合成了(La,Ce,Tb)BO₃绿色发光粉,并对该发光粉进行了XRD和SEM分析。结果表明:(La,Ce,Tb)BO₃的晶体结构和LaBO₃相同,Ce³⁺、Tb³⁺的掺入并没有改变晶体的结构,发光粉颗粒大小均匀,形貌规则,粒度在5 μm左右。研究了(La,Ce,Tb)BO₃的光谱性质,在(La,Ce,Tb)BO₃的发射和激发光谱中除了有Tb³⁺的特征发射和激发峰外,还有Ce³⁺的特征发射和激发峰。比较了(La,Ce)BO₃发射光谱和(La,Tb)BO₃的激发光谱,两者存在重叠,这为Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递提供了条件。将(La,Ce,Tb)BO₃的发射光谱与商品粉(La,Ce,Tb)PO₄进行比较,两者的发射主峰都在541 nm处, (La,Ce,Tb)BO₃在489 nm处的峰位稍有红移,通过计算表明,(La,Ce,Tb)BO₃的发光亮度达到商品粉(La,Ce,Tb)PO₄的94.7%。因此,(La,Ce,Tb)BO₃是一种很有应用前景的绿色发光粉。     

纳米CaO ∶ Eu3+的制备及发光性质

利用共沉淀法制备了纳米CaO : Eu³⁺发光粉体。并对不同掺杂浓度和不同煅烧温度下所制备的CaO : Eu³⁺粉体进行室温发光性质的研究。在室温下观测到CaO : Eu³⁺样品具有较强的Eu³⁺离子特征发射。通过对不同煅烧温度下样品发射谱的对比,发现样品在591 nm和610 nm处的发射峰积分强度比随着煅烧温度的升高而降低,说明在不同的煅烧温度下,Eu³⁺占据了两种不同的格位。对样品强发射峰进行监测,可观测到样品中的O^2-和Eu³⁺离子之间形成的电荷迁移态。通过对比不同掺杂浓度下Eu³⁺离子发射光谱,发现将Eu³⁺掺杂到CaO基质中的适宜浓度为4%。     

高性能Sr2-xBaxSiO4 : Eu2+ 荧光材料的合成及发光

研究了Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 荧光材料作为白光LED发光体的可行性和应用特性。采用高温固相法制备了Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 材料系列样品,对样品的成分配比、阴离子掺杂、合成温度和时间进行了系统实验,利用XRD、SEM、光谱测试及封装测试等手段对样品的组成、结构、形貌特征及应用性能进行了表征。研究表明Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 荧光材料具有激发范围宽(300~500 nm)、发射范围宽(500~600 nm)的特点。通过控制碱土金属的比例可以精确控制材料的发射波长,在Ba掺杂范围0≤x<0.5内可以获得550~560 nm的发射,与YAG材料相比在光谱上增加了红色成分。通过引入恰当助熔成分进行阴离子掺杂,精确控制烧结工艺等手段极大提高了550~560 nm发射的发光强度和光转换效率。封装应用和测试证明,本研究优化制备的高性能Sr_2-xBa_xSiO₄ ∶ Eu²⁺ 荧光材料的光转换效率普遍可达到YAG材料的95％,在显色指数、色温和色纯度方面也优于或相当于YAG材料,并且具有较好的芯片适应性和较多的红色成分,是较为理想的应用于白光LED的荧光材料,特别适合于暖白光LED的制备。     

共沉淀法制备NaYF4 : Tm3+,Yb3+的上转换发光

通过共沉淀法制备Tm³⁺和Yb³⁺掺杂的NaYF₄上转换发光材料。其中Tm³⁺和Yb³⁺的摩尔分数分别为0.01%,0.1%。在室温下测试了NaYF₄ : Tm³⁺,Yb³⁺材料在300~1 100 nm的吸收光谱。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)测试了合成材料的物相结构和微观形貌。结果表明:NaYF₄ : Tm³⁺,Yb³⁺材料为六方相晶体,其颗粒大小约为50~60 nm,产物结晶良好,含有少量杂相。在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换发光光谱。观察到了蓝、绿色上转换发光。讨论了上转换发光的可能机理,蓝光主要来源于Tm³⁺的激发态¹G₄到基态³H₆的跃迁,绿光来源于Tm³⁺的¹D₂→³H₅跃迁。     

YVO4·xTiO2 : Eu3+荧光粉的发光性质

采用高温固相方法合成了YVO₄ ·xTiO₂ : Eu³⁺(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)粉末状发光材料,经X射线衍射分析结构发现材料为两相共存。一相为YVO₄,属四方锆英石结构;另一相为Y₂Ti₂O₇,属立方烧绿石结构。研究了YVO₄ ·xTiO₂ : Eu³⁺在UV及VUV激发下的光谱性质,讨论了Ti 的掺杂对材料发光性能的影响,发现适量的Ti的掺入可以提高材料 基质对UV及VUV的吸收。在UV及VUV激发下,YVO₄· xTiO₂ : Eu³⁺荧光粉的发射光谱主峰在616 nm和619 nm,证明Eu³⁺占据了晶格中非反演对称中心的位置。在YVO₄ ·xTiO₂ : Eu³⁺的激发光谱中,有一中心位于155 nm的吸收带,它属于基质的吸收带。     

水热法制备YVO_4:Eu~(3+)的热处理及其发光性能

用水热法制备的YVO4:Eu3+分别在400～800℃下进行热处理,研究了所得样品的结构及其发光性能。实验结果表明:所得样品都为单相结构,随着热处理温度的升高,样品的结晶度变好,颗粒变大。在紫外光谱范围,YVO4:Eu3+的激发光谱由VO43-的吸收带和Eu3+的电荷迁移带组成。在真空紫外(VUV),激发光谱由基质吸收,Y3+、O2-的电荷迁移带组成。发射光谱均为Eu3+的5D0→7FJ(J=1,2,4)跃迁。紫外和真空紫外激发下,样品的发光强度比未经过热处理的样品有显著增强,归因于样品的结晶度的提高和OH-、VO43-等发光猝灭离子的去除。     

纳米级碱土金属钒酸盐发光材料[A3(VO4)2:Eu]发光性质的研究

采用Pechini型溶胶-凝胶法制备出系列纳米级铕掺杂的碱土金属钒酸盐.并采用电镜,红外光谱,室温荧光光谱对粉体的性质进行表征.结果表明所制备的粉体的粒径在20～50 nm之间,并且这些发光粉的性质与碱土金属离子的半径密切相关;由于Ca2 离子的半径与Eu3 的最接近,因而Eu3 更容易进入其晶格,表现出好的发光性质.     

(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb的真空紫外光谱特性

(Y,Gd)Al3(BO3)4属于三角晶系,具有R32的空间群,掺入Ce3 ,Tb3 杂质后,其晶格结构没有变化。(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb随着Gd3 摩尔浓度增大,基质吸收带红移。Gd3 和Tb3 之间存在着很有效的能量传递。Gd3 摩尔浓度在一定范围内(0~0·75mol)增大时,样品在120~300nm光谱范围内的激发强度均是增强的;但是,Gd3 浓度过高造成Gd3 的发射增强,GdAl3(BO3)4:Tb在120~240nm光谱范围内激发强度很明显下降。(Y,Gd)Al3(BO3)4:Ce,Tb在真空紫外激发下,发现Tb3 的发光明显的被Ce3 猝灭。     

Tm3+和Ho3+双掺氟锗酸盐玻璃的中红外发光性质质

用高温熔融法制备了Tm3+和Ho3+离子双掺的65GeO2-12AlF3-10BaF2-8Li2O-5La2O3氟锗酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论,获得了Ho3+离子的强度参量（Ω2,Ω4,Ω6）,自发辐射跃迁几率Ar,辐射寿命τ等光谱参量。根据McCumber理论,计算了玻璃中Tm3+和Ho3+离子的吸收截面σa、受激发射截面σe和增益光谱G(λ)。在808nm激光二极管激发下,研究分析了Tm3+离子的交叉弛豫过程和Tm3+敏化Ho3+离子的2.0µm的红外发射光谱。结果表明,一定浓度Ho3+的共掺提高了Tm3+（3F4）→Ho3+（5I7）之间的能量转移效率,增强了~2.0µm的红外发光。     

CaMoO_4:Tb~(3+)发光材料的制备和发光性质的研究

用共沉淀法制备了样品CaMoO_4:Tb~(3+)的前驱物,经TG-DTA测试表明:样品在850℃时有能量吸收峰,即达到样品反应的活化点。XRD谱图分析显示,焙烧后样品CaMoO_4:Tb~(3+)为CaMoO_4的白钨矿结构,但峰位发生了右移,说明晶体内部产生了微小的晶体缺陷,推测该缺陷可能是由晶胞内2个Tb~(3+)取代了3个Ca~(2+)形成空穴而引发的。通过对激发谱图的测试发现,此种缺陷结构有利于使MoO_4~(2-)发射特征峰(488 nm)的能量有效地传递给Tb~(3+),使Tb~(3+)的4f电子发生跃迁,特别使Tb~(3+)的~7F_6→~5D_4(488 nm)电子跃迁大大加强,因而在样品CaMoO_4:Tb~(3+)的发射谱图(λ_(ex)=488 nm)中,自激活荧光体MoO_4~(2-)的发射强度被大大减弱,而Tb~(3+)的~5D_4→~7F_5(544 nm)跃迁的绿光发光强度被大大增强,使该材料成为有潜在应用价值的发光材料。     

Y0.795-xGdxYb0.2Tm0.005F3纳米晶合成及 Tm3+和Gd3+的上转换发光

利用水热法合成了氟化物Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃ (x=0.0,0.1,0.2,0.5,0.8)纳米晶。研究了退火后系列样品的上转换发光性质以及激发态辐射跃迁寿命。在980 nm激发下,Y_0.795-xGd_xYb_0.2Tm_0.005F₃纳米微晶样品中观察到了Tm³⁺的蓝光上转换发射及紫色、紫外发射增强现象,同时还观察到Gd³⁺的⁶D_9/2、⁶I_J、⁶P_5/2及⁶P_7/2到基态⁸S_7/2的发射。实验结果表明:样品半个波长量级的颗粒尺寸是Tm³⁺紫外上转换增强以及Tm³⁺到Gd³⁺发生有效能量传递的重要因素。     

Substitution priority of Eu~(2+) in multi-cation compound Sr_(0.8)Ca_(0.2)Al_2Si_2O_8 and energy transfer

A blue phosphor was obtained by doping Eu~(2+)into a multi-cation host Sr_(0.8)Ca_(0.2)Al_2Si_2O_8 through high temperature solid state reaction.The emission spectra show a continuous red-shift behavior from 413 nm to 435 nm with Eu~(2+)concentration increasing.The substitution priority of Eu~(2+)in Sr_(0.8)Ca_(0.2)Al_2Si_2O_8 was investigated via x-ray diffraction(XRD)and temperature properties in detail:the Ca~(2+)ions are preferentially substituted by Eu~(2+)at lower doping,and with the Eu~(2+)concentration increasing,the probability of substitution for Sr~(2+)is greater than that of replacing Ca~(2+).Accordingly,we propose the underlying method of thermal property to determine the substitution of Eu~(2+)in the multi-cation hosts.Moreover,the abnormal increase of emission intensity with increasing temperature was studied by the thermoluminescence spectra.The energy transfer mechanism between the Eu~(2+)ions occupying different cation sites was studied by the lifetime decay curves.A series of warm white light emitting diodes were successfully fabricated using the blue phosphors Sr~+_(0.8)Ca_(0.2)Al_2Si_2O_8:Eu~2 with commercial red phosphor (CaSr)SiAlN_3:Eu~(2+)and green phosphor(Y Lu)_3Al_5O_(12):Ce~(3+),and the luminescent efficiency can reach 45 lm/W.     

B离子对SiO2基质凝胶中Eu3+特征光谱的加强作用

使用正硅酸乙酯、硼酸和硝酸铝为前驱体，硝酸铕为掺杂剂，以溶胶-凝胶法制备了Eu单掺和Eu、B共掺的SiO2干凝胶，并成功地在钠钙玻璃上制备了光洁度很好的掺杂SiO₂多层薄膜.利用荧光光谱、红外光谱（IR）、X射线衍射（XRD）等技术研究了B离子、退火温度对样品发光性能的影响.荧光光谱显示发光体能产生很强的红色发光，经500℃以上退火处理，产生6条谱带，分别归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_J（J=0, 1, 2, 3, 4）的电子跃迁, ⁵D₀→⁷F₁的跃迁分裂为两个峰.实验结果表明，B离子的加入，由于在材料中形成了Si-O-B键，使Eu³⁺的配位环境的对称性降低，加强了Eu³⁺的红光发射.退火处理改变了材料的网络结构，降低了水和羟基的含量有助于提高发光强度，但退火温度太高（850℃），发生了荧光猝灭效应，源于稀土离子发生位置迁移形成的团簇.XRD测试结果显示材料是非晶态的.     

硼酸镁中Ce^3＋,Gd^3＋对Dy^3＋发光的敏化作用

本文研究了铈、钆、镝激活硼酸镁的激发光谱、发射光谱、发光寿命和能量传递过程。