Si,Lu掺杂Ca0.8Zn0.2TiO3:Pr3+荧光粉的光学性能改善

采用高温固相法合成Ca_0.8Zn_0.2TiO₃：0.2% Pr³⁺,Si⁴⁺和Ca_0.8Zn_0.2TiO₃：0.2% Pr³⁺,Si⁴⁺,Lu³⁺荧光粉。通过X射线衍射仪、电子顺磁共振光谱仪、显微拉曼光谱仪和荧光光谱仪等表征了该系列荧光粉的物相组成、微观结构和发光性质。结果表明,以β-Si₃N₄为硅源制备的荧光粉具有最佳的光学性能。加入ZnO后,荧光粉由CaTiO₃、Zn₂TiO₄和Ca₂Zn₄Ti₁₆O₃₈三相组成,其中CaTiO₃为主相。电子顺磁共振谱证实了Pr⁴⁺存在,Lu³⁺的添加使[Pr⁴⁺Ti³⁺O₃]⁺簇显著增加,电子顺磁共振谱和拉曼光谱均证实Si⁴⁺、Lu³⁺的掺杂使局部TiO₆簇对称性提高,有利于Pr³⁺发光中心的能量传递。在336 nm激发下,荧光粉展示了很强的位于612 nm的红光发射（归属于Pr³⁺的¹D₂→³H₄跃迁）及理想的红光色坐标（x=0.670,y=0.330）。Si⁴⁺和Lu³⁺的添加显著增强了370 nm激发下红光发射,Ca_0.8Zn_0.2TiO₃：0.2% Pr³⁺,3.2% Si⁴⁺荧光粉的余辉寿命最长。     

SrB4O7：Pr3+,Mn2+中的Pr→Mn能量传递

从能量传递的角度出发,利用同步辐射光源(德国HASYLAB实验室的SUPERLUMI实验站)对Pr³⁺和Mn²⁺掺杂的SrB₄O₇粉末样品进行了光谱研究.206nm激发下,在SrB₄O₇:Pr³⁺(0.1%,摩尔分数)样品中观察到了来自Pr³⁺离子1S0能级的光子级联发射.SrB₄O₇:Pr³⁺样品的发射谱与SrB₄O₇:Mn²⁺样品监测Mn²⁺离子640nm发射的激发谱在330~430nm的波长范围里存在显著的光谱重叠.这个光谱重叠有利于Pr³⁺→Mn²⁺的能量传递发生,从而将Pr³⁺离子级联发射中第一步不实用的紫外或近紫外光子转换为Mn²⁺的红光发射.双掺杂样品SrB₄O₇:Pr³⁺,Mn²⁺与单掺杂样品SrB₄O₇:Pr³⁺的发射谱比较揭示出Pr³⁺→Mn²⁺的能量传递的确存在,并且提供了一种传递效率的估算方法,表明通过“Pr³⁺-Mn²⁺”组合有可能获得量子效率大于1的高效真空紫外激发发光材料.     

白光LED用Ca3Si3O9：Dy3+荧光粉的制备及其发光性能

采用溶胶-凝胶法制备了可用于白光LED的新型Ca₃Si₃O₉:Dy³⁺荧光粉, 通过对样品的X 射线衍射谱及光致发光光谱的测试和表征, 研究了Ca₃Si₃O₉:Dy³⁺的物相结构和发光性能. 结果显示, Ca₃Si₃O₉:Dy³⁺的发射光谱是由位于483 nm和577 nm处的主峰构成的双峰谱线, 激发光谱为多峰宽谱, 谱峰位于290–480 nm范围内. Dy³⁺掺杂浓度对Ca₃Si₃O₉:Dy³⁺发光性能有明显的影响, 随着Dy³⁺浓度的增大, Ca₃Si₃O₉:Dy³⁺的发光强度和黄、蓝光发射强度比 (Y/B) 均呈现先增大后减小的规律, 最大发光强度值对应的Dy³⁺浓度为1 mol%. 电荷补偿剂Li⁺能提高Ca₃Si₃O₉:Dy³⁺的发光强度, 特别当Li⁺浓度为2–4 mol%时, 荧光粉的蓝光发射强度显著增大. 关键词： 白光LED 溶胶-凝胶法 3Si₃O₉：Dy³⁺')" href="#">Ca₃Si₃O₉：Dy³⁺ 发光特性     

Ca4LaNbMo4O20:Pr3+荧光粉的发光性质

采用高温固相法成功制备出荧光粉Ca₄LaNbMo₄O₂₀:Pr³⁺,通过X射线衍射分析了样品的结构,其结构与CaMoO₄结构相似。在Ca₄LaNbMo₄O₂₀:Pr³⁺的激发光谱中出现了NbO₄^3-和MoO₄^2-的电荷迁移(CTS)吸收和Pr³⁺离子的4f→4f5d激发跃迁,以及Pr³⁺-金属离子的价间电荷迁移(IVCT)吸收;另外在420~520 nm处,还观测到属于Pr³⁺离子的典型f-f激发跃迁。发射光谱中,在452 nm激发下,主要出现绿光和红光两种发射,其峰值位于490 nm和607 nm处,分别是Pr³⁺的³P₀→³H₄和¹D₂→³H₄的跃迁作用;在紫外287 nm激发下出现NbO₄^3-和MoO₄^2-发射和Pr³⁺离子的4f5d→4f跃迁宽带,以及Pr³⁺离子的4f→4f发射峰。     

激发波长和Eu2+的掺杂量对Sr4Al14O25 ∶ Eu2+ , Dy3+发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法在低温、还原气氛下制备了长余辉发光材料Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺,Dy³⁺。用X射线粉末晶衍射对其进行了物相鉴定,表明在1 200 ℃已经得到纯相的Sr₄Al₁₄O₂₅ 产物。研究了铕和锶的比值、激发光波长对所制备的Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺, Dy³⁺发光性能的影响并对其影响机理进行了探讨。样品的发光性能测试结果表明:采用溶胶-凝胶法制备长余辉发光材料Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺, Dy³⁺,其灼烧温度比高温固相法灼烧温度低;激发光谱向长波方向延伸时,在488 nm处发射峰增强,在410 nm处发射峰减弱;在一定范围内发光强度随着Eu²⁺量的增加而增强,Eu²⁺的最佳掺杂量为0.007, Eu²⁺的掺杂量超过0.007时会发生浓度猝灭。     

氧空位对Eu2+, Dy3+掺杂的Ca5MgSi3O12发光及余辉性能的影响

利用高温固相法合成了稀土离子Eu²⁺, Dy³⁺掺杂的Ca₅MgSi₃O₁₂长余辉发光材料. 利用光谱学证明了在材料内部存在与氧空位有关的缺陷发光. 通过对比不同条件下合成样品的发光及余辉性能, 发现氧空位对材料的发光及余辉均起到促进作用. 同时发现氧空位发光可以向发光中心传递能量. 利用热释光曲线系统的分析了氧空位对余辉性能的影响. Ca₅MgSi₃O₁₂:Eu²⁺,Dy³⁺是一种潜在的长余辉发光材料. 关键词： 长余辉 氧空位 能量传递 热释光     

Zn,Cd对CaTiO3：Pr3+的发光性质的影响

采用高温固相反应合成CaTiO₃:Pr³⁺、Zn₂TiO₄、Ca_0.7Zn_0.3-xCd_xTiO₃:Pr³⁺(x=0.01,0.03,0.05,0.07,0.09,0.1)红色系列粉末状发光材料。经X射线衍射检测其结构,CaTiO₃结构为正交晶系,其结果与JCPDS标准卡(42-423)相符。Zn₂TiO₄结构属立方晶系,结果与JCPDS标准卡(25-1164)一致。Ca_0.7Zn_0.3-xCd_xTiO₃:Pr³⁺(x=0.01,0.03,0.05,0.07,0.09,0.1)由两种物相组成,一种为CaTiO₃,另一种为Zn₂TiO₄。检测了材料的激发光谱和发射光谱。发现,在CaTiO₃:Pr³⁺中加入适量Zn可形成Zn₂TiO₄相,使材料的激发光谱在324nm附近的吸收增强。少量Cd可进入Zn₂TiO₄晶格,增强激发光谱在324nm附近的吸收,同时提高发射光谱的强度;但过量的Cd的加入会导致发射光谱强度下降。     

亚微米级Ca2.40Lu0.54ScMgSi3O12：0.06Ce3+荧光粉的溶胶燃烧法合成与表征

用溶胶燃烧法在1 200 ℃制备了亚微米级Ca_2.40Lu_0.54ScMgSi₃O₁₂：0.06Ce³⁺荧光粉,并对其进行了物相结构、形貌、光致发光性质和热猝灭性质的表征。与传统高温固相法制备的样品相比,溶胶燃烧法不但降低了制备温度,而且制备的Ca_2.40Lu_0.54ScMgSi₃O₁₂：0.06Ce³⁺荧光粉的形貌也有所改善。发光性质测试结果表明,亚微米级Ca_2.40Lu_0.54ScMgSi₃O₁₂：0.06Ce³⁺荧光粉的发光峰值相比于高温固相法样品有约10 nm的红移,而且样品的热猝灭性质也优于高温固相法样品。     

前驱溶液的pH值对制备Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+发光粉物相、形貌和发光性质的影响

以钛酸丁酯、醋酸钙、醋酸锌、柠檬酸和乙二醇为原料,采用溶胶-凝胶法制备Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+发光粉.研究了前驱溶液的pH值对溶胶-凝胶转变过程、发光粉物相组成、样品形貌和发光性质的影响.通过热重-差热分析(TG/DTA)、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)对前驱物分解、发光粉物相和颗粒大小进行了研究.采用荧光光谱对材料的光谱性质进行了表征.研究发现前驱溶液pH≤3时,所得发光粉样品为蓬松的、颗粒均匀的单相Ca2Zn4Ti16O38粉末,红色余辉时间较长;随着pH值增大,逐渐有杂质相TiO2、CaTiO3和Zn2TiO4生成,并且样品颗粒逐渐变大,颗粒团聚呈现不规则形状,余辉时间变短.结果表明,只有在pH≤3条件下以溶胶-凝胶法制备Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+发光粉下才能获得被日光有效激发,并呈现余辉衰减慢的红色长余辉(644 nm)发光.     

Pr3+,Yb3+共掺YPO4下转换材料的制备及其转光效率

采用固相反应法制备了Pr³⁺,Yb³⁺共掺杂的YPO₄下转换发光粉体,并在450 nm光激发条件下,研究了Yb³⁺不同摩尔分数(0%,1%,2%,4%,20%,30%)对转光效率的影响。结果表明:不同Yb³⁺浓度的样品,其荧光峰强度不同,这可能是由于Pr³⁺-Yb³⁺之间Yb³⁺浓度不同存在能量传递效率差异的原因。研究也发现了样品的下转换发光,其能量传递过程为:Pr³⁺:³P₀→Yb³⁺:²F_5/2+²F_5/2。荧光光谱测试结果表明,Yb³⁺的最佳掺杂摩尔分数为2%。Pr³⁺,Yb³⁺共掺杂的YPO₄材料在提高太阳能电池光电转换效率方面具有潜在的应用。     

Y2Ti2O7:Tm3+的制备及其发光性能研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备了不同烧结温度和Tm³⁺掺杂浓度的Y₂Ti₂O₇:xTm (x=0.005,0.01,0.03,0.05)荧光粉,分别采用X射线衍射分析仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪对样品的晶型结构、形貌以及发光性能进行了表征。XRD结果表明,所得到的样品为单一立方相烧绿石结构。样品在361 nm紫外光激发下发射出 蓝光,其峰值波长为456 nm,对应于Tm³⁺的¹D₂→³F₄跃迁。1 000 ℃烧结的Y₂Ti₂O₇: 0.01Tm³⁺样品具有较好的发光性能。样品在456 nm处的相对发光强度随Tm³⁺掺杂浓度的增大先升高后降低,在Tm³⁺摩尔分数为1%时达到最大,即出现了浓度猝灭现象。     

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。     

碱土金属离子对红色长余辉材料Y2O2S：Eu3+, M2+（M=Mg,Ca,Sr,Ba）,Ti4+纳米阵列发光性能的影响

采用溶胶凝胶模板法制备红色长余辉发光材料Y₂O₂S：Eu³⁺,M²⁺（M=Mg,Ca,Sr,Ba）,Ti⁴⁺纳米阵列,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光分光光度计、照度计分别研究了不同二价离子掺杂下所合成样品的物相、形貌及发光性能。结果表明：样品排列整齐有序,管径大小统一;不同的二价离子种类没有改变晶体结构和发射峰的位置,但对余辉性能有较大的影响。用324 nm波长光激发样品,由于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁,最强的红色发射峰位于626 nm处;不同离子掺杂样品的余辉性能按Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Mg²⁺的顺序递加,其中二价离子为Mg²⁺ 时,余辉时间长达287 s（≥1 mcd/m²）,表现出最佳的余辉性能。     

发光颜色可调的硅酸盐长余辉发光材料 Ba4(Si3O8)2∶Eu2+,Ce3+,Dy3+

在还原气氛下利用高温固相法制备了Ba_3.982-x(Si₃O₈)₂∶0.008Eu²⁺,xCe³⁺,0.01Dy³⁺系列样品。光谱分析表明,Ce³⁺进入到晶格中将取代不同Ba²⁺格位从而形成不同的发光中心。通过Ce³⁺→Eu²⁺的能量传递,得到了一系列发光颜色可调、余辉颜色为绿色的长余辉发光材料。Ce³⁺的掺入可以增大样品的余辉强度但是同时缩短了样品的余辉时间。热释光谱的分析表明,Ce³⁺的掺入可以同时增加浅陷阱T₁和深陷阱T₃的数量,深陷阱对载流子的再捕获效应导致了样品余辉强度的增大和余辉时间的缩短。     

蓝光激发白光LED用深红色荧光粉 Ca1-x-yWO4∶xPr3+, yLi+的制备与表征

用高温固相法合成了用于白光LED的Ca_1-x-yWO₄∶xPr³⁺,yLi⁺ 红色荧光粉。用XRD、SEM和荧光分光光度计,对试样的晶体结构、表面形貌和发光性能进行表征。所合成的样品为四方晶系。经预先球磨的样品颗粒比较均匀,粒径较小。荧光粉的激发峰位于440~500 nm的宽带内,主要发射峰位于602,620,651 nm,对应于Pr³⁺的¹D₂→³H₄、³P₀→³H₆和³P₀→³F₂特征跃迁发射, 651 nm处的强度最大。同时还研究了Pr³⁺、Li⁺的掺杂浓度以及助熔剂的加入对样品性能的影响。实验结果表明,所合成的Ca_1-x-yWO₄∶xPr³⁺,yLi⁺是可用于蓝光芯片激发的白光LED用红色荧光粉。     

Sr2+掺杂荧光粉Ca2Nb2O7：Eu3+的发光特性

采用高温固相法制备出Ca_1.97-xSr_xNb₂O₇：3%Eu³⁺（x=0.10,0.50,1.0,1.5,1.97）红色荧光粉,研究了Ca_1.97-xSr_xNb₂O₇：3%Eu³⁺的发光特性及Sr²⁺的浓度对该荧光粉发光性质的影响。随着Sr²⁺浓度的改变,Ca_2-xSr_xNb₂O₇：Eu³⁺的XRD呈现不同的相。Ca_1.97Nb₂O₇：3%Eu³⁺（x=0）的激发光谱中,302 nm附近的强宽带来自于O^2-→Eu³⁺电荷转移跃迁,272 nm附近的肩峰来自于NbO^7-₆基团的电荷转移跃迁,350~600 nm范围内的锐锋属于Eu³⁺的特征4f-4f组内跃迁。在398 nm激发下,发射光谱的最强峰位于616 nm,属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁,发射出强烈的红光。当Ca²⁺逐渐被Sr²⁺取代时,Ca_2-xSr_xNb₂O₇：Eu³⁺的各激发峰的强度先提高后降低,且O^2-→Eu³⁺电荷转移跃迁发生明显红移。少量Sr²⁺的掺杂可以有效提高Ca_2-xSr_xNb₂O₇：Eu³⁺ 的红光发射强度,当x=0.01时该荧光粉的红光发射达到最强,可以被紫外LED芯片激发。     

新型近红外超长余辉材料Zn3Al2Ge2O10：Cr3+的发光性能

采用高温固相法制备了新型近红外长余辉材料Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺,利用X射线衍射、荧光光谱和余辉衰减曲线等对合成的样品进行了分析。结果表明：样品Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺是Ge⁴⁺取代ZnAl₂O₄：Cr³⁺尖晶石中的部分Al³⁺而形成的固溶体。在397 nm光的激发下,发射光谱主要由两个明显的窄峰叠加在Cr³⁺离子的自旋允许跃迁⁴T₂→⁴A₂辐射的宽发射带上。发光强度随着Cr³⁺离子掺杂浓度的增大和煅烧温度的升高而出现浓度猝灭及温度猝灭现象。当Zn₃Al_2-xGe₂O₁₀：xCr³⁺中的Cr³⁺离子掺杂量x为2%且煅烧温度为1 350 ℃时,样品的近红外发光及余辉强度最大。材料的余辉持续时间超过300 h,余辉发射谱峰位与荧光发射光谱中的N线一致,均位于697 nm附近。最后分析了煅烧温度对样品余辉性能的影响,并对材料的余辉机制进行了探讨。     

Bi3+掺杂对Sr2MgSi2O7∶Eu2+荧光粉的结构及发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法在还原气氛下制备了Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺,xBi³⁺(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)荧光粉,并用XRD、TG-DTA及激发与发射谱仪对样品的结构及发光性能进行了表征。结果发现:单掺杂Bi³⁺的Sr₂MgSi₂O₇样品的发射光谱所用的材料的激发光谱为一主峰为286 nm的宽带谱,这是由于激发态时Bi³⁺的³P₁→¹S₀电子能级跃迁而造成的;单掺杂Eu²⁺的Sr₂MgSi₂O₇样品的发射光谱所用的材料的激发光谱为一主峰为358 nm的宽带谱,这是典型的Eu²⁺的4f⁶5d¹→4f⁷跃迁而引起的。当Bi³⁺离子掺杂到Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺样品的摩尔分数为0.04时,样品的发射强度是未掺杂Bi³⁺离子样品的1.9倍。     

LiAl5O8∶Tb3+绿色荧光粉的合成及发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了Tb³⁺掺杂的LiAl₅O₈荧光粉并对其发光性能进行了研究。XRD分析表明,前驱物在750 ℃下灼烧2 h得到的样品为纯相的LiAl₅O₈。样品的激发谱为一宽带,其最强的峰位于231 nm。发射谱由4组窄带组成,其中最强峰位于542 nm,对应于Tb³⁺离子的⁵D₄→⁷F₅跃迁。最佳的Tb³⁺掺杂摩尔分数为0.01。探讨了Tb³⁺掺杂浓度、电荷补偿剂(Li⁺)和助熔剂(H₃BO₃)对样品发光性能的影响,结果表明,调节激活剂浓度、添加电荷补偿剂和助熔剂均可以在很大程度上提高材料的发射强度。     

Y3+和Gd3+对LaBO3:Eu3+发光粉结构和发光性能的影响

采用溶胶凝胶-燃烧法合成了系列不同掺杂浓度Y³⁺和Gd³⁺的LaBO₃∶Eu³⁺发光粉,对其结构、形貌和发光性能进行了表征。XRD研究结果表明：发光粉的结构与基质掺杂离子的种类和掺杂浓度有关系。荧光光谱结果表明：适量比例Y³⁺和Gd³⁺离子掺杂将提高LaBO₃∶Eu³⁺发光粉的发光强度。Y³⁺和Gd³⁺离子最佳掺杂摩尔分数分别为1.5%和12.5%。⁵D₀→⁷F₂与⁵D₀→⁷F₁跃迁发射的相对强度比值说明：掺杂改变LaBO₃∶Eu³⁺中Eu³⁺局域环境的对称性。发光性能改变主要受晶体结构、掺杂离子电负性影响。Gd³⁺离子掺杂更有利于发光粉结构稳定性和发光性能的改善。