钒磷酸钇铕PDP用荧光粉的合成及其发光特性研究

采用共沉淀法成功合成了Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉,并利用SEM、变温紫外激光激发及真空紫外激发下的发射光谱对所合成粉体的表面形貌及发光性能进行了表征。试验结果表明,与高温固相合成法相比,共沉淀法合成的Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉的颗粒形貌好,发光强度明显提高;在325nm激光激发下,低温时存在基质VO4^3-的蓝色宽带发射,随着温度升高,VO4^3-吸收的激发能量逐渐传递给Eu^3＋,使其发光逐渐增强,当温度高于临界点时,Eu^3＋发射出现温度猝灭;Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉发射主峰位于619nm,色纯度好,且发光亮度与彩色PDP用商品红粉（Y,Gd）BQ：Eu^3＋相当。     

YP1xVxO4∶Eu3+在真空紫外区发光的优化

系统地考查了Eu3 + 在YPO4 YVO4 固溶体中的发光。当V5+ 的浓度低于 0 3 ,出现VO4 3 -离子团的蓝色发射 ;直到V5+ 的浓度等于或大于 0 3时 ,VO4 3 -离子团的蓝色发射才被Eu3 + 离子的红色发射所猝灭 ,发射主波长在 61 9nm。在真空紫外线的激发下 ,Eu3 + 在YPO4 YVO4 固溶体有较强发光 ,并随着P5+ 浓度的增加 ,Eu3 + 离子的发光增强。经过优化的组成为YP0 7V0 3 O4 ∶Eu3 + 的荧光粉在真空紫外激发下既具有较强的发光 ,又具有优良的色纯度 ,将是一种新型的良好的等离子体平板显示用荧光粉。     

YP1—xVxO4：Eu^3＋在真空紫外区发光的优化

系统地考查了Eu^3 在YPO4－YVO4固溶体中的发光。当V^5 的浓度低于0．3,出现VO4^3-离子团的蓝色发射。直到V^5 的浓度等于或大于0．3时,VO4^3-离子团的蓝色发射才被Eu^3 离子的红色发射所猝灭,发射主波长在619nm,在真空紫外线的激发下,Eu3 在YPO4－YVO4固溶体强发光,并随着P5＋浓度的增加,Eu^3 离子的发光增强。经过优化的组成为YP0．7V0．3O4：Eu^3＋的荧光粉在真空紫外激发下既具有较强的发光,又具有优良的色纯度,将是一种新型的良好的等离子体平板显示用荧光粉。     

共沉淀法制备Y(P,V)O4:Tm3+荧光粉及其光致发光

采用氨水、双氧水和磷酸氢二铵溶液作沉淀剂,通过共沉淀法制备出Y(P,V)O4：Tm^3 荧光粉,利用XRD、SEM、紫外以及真空紫外激发下的发射光谱对其进行研究。结果表明：共沉淀法制备的Y(P,V)O4：Tm^3 荧光粉的颗粒形貌好,在147nm真空紫外光和254nm紫外光激发下,荧光粉发射主峰位于476nm,色坐标范围为：0．167≤x≤0．200;0．146≤y≤0．183。从这些结果来看,Y(P,V)O4：Tm^3 体系还不能满足实际应用的要求,仍需进一步的深入研究以改善其性能。     

红色荧光粉Ca4(La1-x-yGdxYy)1-nO(BO3)3:nEu3+的发光和优化

用高温固相法合成了红色荧光粉Ca4（La1-x-yGdxYy）1-nO（BO3）3：nEu^3＋（LnCOB：Eu,Ln=La1-x-y-GdxYy）,并对其在真空紫外至可见范围的发光性质进行了系统的研究,找出发光较好的组分范围并与某些商品红色荧光粉进行了比较。LnCOB：Eu在254nm紫外线激发下的发射光谱为Eu^3＋的^5D0→^7FJ（J=0,1,2,3,4）的特征跃迁。监测其最强的^5D0→^7F2发射线,其激发光谱在250nm左右有一个宽的激发带,归属于Eu-O电荷迁移带,适于用254nm汞线激发;在300—450nm有一些弱的归属于Eu^3＋的f-f跃迁的锐吸收峰;在真空紫外区184—188nm附近有一个宽带,为基质吸收带,并可能包含了Eu^3＋的f-d跃迁。在Ca4GdO0（BO3）3：Eu^3＋的激发光谱中,还包含了Gd^3＋的^8S7/2→^6GJ跃迁,此跃迁增强了荧光粉在184～188nm附近的激发强度。     

Sr3B2O6：Tb^3＋，Li^＋绿色荧光粉的发光特性

用高温固相法合成了Sr3B2O6：Tb^3＋,Li^＋绿色荧光粉,并研究粉体的发光性质。发射光谱由位于黄绿区的4个主要荧光发射峰组成,峰值分别位于495,548,598,625nm,对应了Tb^3＋的^5D4→^7F6,^5D4→^7F5,^5D4→^7和^5D4→^7F3特征跃迁发射,548nm的发射最强。激发光谱表现从200—400nm的宽带,可以被近紫外光辐射二极管（near-ultraviolet light-emitting diodes,UVLED）管芯产生的350-410nm辐射有效激发。研究了Tb^3＋掺杂和电荷补偿剂对样品发光亮度的影响。Sr3B2O6：Tb^3＋,Li^＋是一种适用于白光LED的绿色荧光粉。     

发光二极管用红色荧光粉SrMoO4:Eu3+的制备和发射性质

采用化学共沉淀法制备了适合于紫外、近紫外、蓝光发光二极管(LED)激发的红色荧光粉SrMoO4:Eu3+.研究了样品的晶体结构和发光性质.结果表明:化学共沉淀法合成的SrMoO4:Eu3+荧光粉为四方纯相,其激发光谱包括一个宽带峰和一系列尖峰,峰值位于280nm(宽带峰中心),395nm,465nm,可以被紫外LED和蓝光LED有效激发.在395nm的激发下,测得发射光谱的强发射峰位于613nm,对应Eu3+离子的5D0→7F2跃迁.Eu3+离子掺杂浓度的改变对基质的晶格常数、Eu3+离子在晶体中对称性及发光性能有较大影响.通过对比不同掺杂浓度Eu3+离子的发射谱,发现在SrMoO4基质中Eu3+离子掺杂存在浓度猝灭现象,其最佳掺杂浓度为15%.     

Ce3+/Eu2+共掺Ca3Si2O4N2荧光粉的光学特性

采用高温固相法制备了一种新型的白光LED用Ca3Si2O4N2∶Eu2+,Ce3+,K+荧光粉。利用X射线衍射仪对样品的物相结构进行了分析,结果表明:Ce3+和K+离子的掺杂没有改变Ca3Si2O4N2∶Eu2+荧光粉的主晶相。利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了测试,发现样品在355 nm激发下得到的发射光谱为峰值位于505 nm的单峰,是Eu2+离子5d-4f电子跃迁引起的。Ca3Si2O4N2∶Eu2+荧光粉通过Ce3+和K+离子的掺杂,发光明显增强。当Ce3+的摩尔分数为1%时,荧光粉的发光强度达到最大值,是单掺Eu2+离子荧光粉发光强度的168%。通过光谱重叠的方法计算Ce3+→Eu2+能量传递临界的距离为2.535 nm。     

合成工艺对Sr3B2O6∶Eu2+黄色荧光粉结构和发光性能的影响

采用高温固相法合成了暖白光LED用Sr3B2O6∶Eu2+黄色荧光粉,系统地研究了灼烧温度和保温时间对荧光粉的结构和发光性能的影响.结果表明,荧光粉的最佳合成温度和保温时间分别为1150℃和2h,荧光粉的晶体结构为三角晶系Sr3B2O6,烧结温度和保温时间对晶粒的发育具有重要的影响.荧光粉的激发光谱是主峰位于398 nm宽带谱,近紫外和蓝光均能激发,发射光谱是峰值位于574 nm的宽带谱,烧结温度和保温时间主要影响荧光粉的发光强度.     

水热合成六方相NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋的上转换白光性质

在反应温度为220℃,反应时间为48h的温和条件下,利用水热法合成单掺杂或共掺杂Tm^3＋、Er^3＋的六方相NaYbF4体系,利用X射线粉末衍射、紫外-可见-近红外漫反射吸收光谱以及荧光光谱等测试手段,分析体系的物相结构和荧光性能。在980nm红外激光的激发下,NaYbF4：Er^3＋体系能发出强的绿光和红光,两者分别对应于Er^3＋离子的（^2H11／2,^4S3/2）→^4I15／2、^4F9／2→^4I15/2能级跃迁;NaYbF4：Tm^3＋体系能发出对应于Tm^3＋离子^1D2→^3F4和^1G4→H6能级跃迁的强蓝光;而NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋体系能同时发出红蓝绿三种颜色的光;各发射的归属与单掺杂相同,但由于Er^3＋和Tm^3＋离子之间存在能量交叉弛豫,致使各发光强度发生变化。通过控制Er^3＋和Tm^3＋离子的浓度及其比例,可以调整NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋体系的上转换蓝光、绿光和红光强度的比例,结果表明,在980nm红外激光的激发下,NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋（0．4％／0．4％）能发出近似白光的上转换发射。因此,NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋有望成为单一基质的上转换白光材料。     

不同波长激发下YLiF4：Er3+,Tm3+,Yb3+的发光

水热法合成了YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺,其中Er³⁺、Yb³⁺和Tm³⁺的摩尔分数分别为1%、1.5%和2%。当用355nm光激发时,其发光为蓝色,峰值位于450nm,对应于Tm³⁺的¹D₂→³F₄跃迁。用378nm激发时,发光为绿色,主要发光峰位于552nm。980nm光激发时,发光为白色,发光峰分别位于665(651),552(543),484,450nm处,并在648nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺的蓝光来源于Tm³⁺的激发态¹G₄到基态³H₆的跃迁,绿光来源于Er³⁺的⁴S_3/2和²H_11/2到基态⁴I_15/2的跃迁,红光既来源于Tm³⁺的¹G₄→³F₄的跃迁,也来源于Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2的跃迁。在上转换发光中,还探测到了紫外光359nm的发射。监测665nm得到的激发光谱不同于监测552nm的激发光谱,在665nm的激发光谱中出现了对应Tm³⁺的¹G₄能级的峰。在双对数曲线中,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm的斜率分别为2.25、2.28和2.21,紫外光359nm的斜率为2.85。因此在980nm激发下,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm都是双光子过程,紫外光359nm的发射是三光子过程。     

Er3+及Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃光谱性质研究

制备了Ed3+及Ed3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃,测试了样品的吸收光谱、荧光光谱.应用Judd-Oflet理论计算了Er3+在铋酸盐玻璃中的光谱强度参数,分别为Ω2=(5.47-2.92)×10-20cm2,Ω4=(2.16-1.22)×10-20cm2,Ω6=(1.29-0.80)×10-20cm2.比较了Er3+及Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃在980 nm附近的吸收截面和1.5μm的荧光发射光谱强度,Er3+/Yba+共掺铋酸盐玻璃的荧光光谱半高宽达到91 nm,比Er3+单掺铋酸盐玻璃大15 nm.用McCumber理论计算了Ed3+在1.5 μm的受激发射截面σe=1.00×10-20cm2.比较了Ed3+在不同基质中的光谱特性,结果表明铋酸盐玻璃更适合作为掺铒光纤放大器的基质材料.     

Er3+-Yb3+-Tm3+共掺CdF2:PbF2基玻璃中的荧光特性及其上转换机制

在 98 0nm半导体激光激发下 ,在Er3 Yb3 Tm3 共掺玻璃样品中得到了如下的 5条较强的上转换荧光带 ,分别是近红外 (80 0nm) ,红 (6 4 5nm) ,绿 (5 4 5和 5 2 5nm) ,蓝 (4 80nm)及紫 (4 0 7nm)。与Er3 Yb3 共掺样品相比 ,Tm3 的加入使得 4 80nm的蓝光显著增强 ,这应与Tm3 特殊的能级结构有关 ;荧光强度随激发功率变化的双对数曲线表明 4 80nm蓝光发射是双光子激发过程 ,为两个Yb3 的合作上转换敏化发光 ,随着激发功率的增加 ,4 80nm荧光的logI logP曲线的斜率将变小 ,逐渐向下“弯曲”。作者详细的分析了各条荧光带的上转换机制 ;并用速率方程讨论了稳态情况下 4 80nm蓝色上转换荧光强度随激发功率变化的关系 ,其结果与实验一致。     

Mg2+、Al3+离子增强SrTiO3:Pr3+荧光体发光性能的研究

采用溶胶凝胶法成功制备了SrTiO3:Pr3+、SrTiO3:Pr3+, Mg2+及SrTiO3:Pr3+,Al3+荧光粉.通过XRD、PL谱及第一性原理计算对样品的晶体结构、光谱特性及发光增强机制进行了研究.研究结果表明:共掺杂后,SrTiO3:Pr3+荧光粉为单一组成的SrTiO3立方相,主发射锋位于617 nm,对应于Pr3+离子的1D2→3H4跃迁发射.SrTiO3:Pr3+,Mg2+ 及SrTiO3:Pr3+, Al3+荧光粉的发光强度分别是SrTiO3:Pr3+荧光粉发光强度的7倍和2倍,但主要发光机制没有改变.Mulliken布局分析表明,Mg2+、Al3+离子的掺入使SrTiO3:Pr3+荧光粉中Ti-O及Pr-O键的化学键增强、键长变短,SrTiO3:Pr3+基质向Pr3+离子发光中心的能量传递效率提高,导致SrTiO3:Pr3+,Mg2+ 及SrTiO3:Pr3+,Al3+荧光粉的发光效率提高.     

Er3+/Yb3+共掺LiNbO3晶体中Er3+的光谱特性分析

在室温下,测量了采用Czochralski方法生长的as-grown和经退火处理的Z切Er^3＋／Yb^3＋共掺同成分LiNbO3晶体的α偏振吸收光谱（300-1650nm）。运用Judd—Ofelt理论对该晶体中Er^3＋的光谱特性进行了分析。由所测得的吸收系数的积分计算得到了从基态到激发态的若干个主要的电子跃迁强度实验值。利用最小二乘法确定出Er^3＋／Yb^3＋共掺LiNbO3晶体中Er^3＋的Judd-Ofelt参数。进而确定了自发辐射概率,从激发态能级到其各个下能级的荧光分支比以及能级辐射寿命。此外,还讨论了Yb^3＋的共掺和退火处理对LiNbO3晶体中Er^3＋光谱特性的影响。     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂ZrO_2-Al_2O_3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547nm、560nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO2-Al2O3∶Er3+/Yb3+的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO2-Al2O3∶Er3+的绿光为双光子过程,而ZrO2-Al2O3∶Er3+、Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er3+的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%(Er3+/Zr4+).     

Er~(3+)/Eu~(3+)及Yb~(3+)/Er~(3+)/Eu~(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析

采用高温固相烧结法制备了Er3+/Eu3+共掺杂和Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂系列硼硅酸盐玻璃样品。在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品的光致发光谱,分析了上转换机制。结果表明:随着Er3+浓度的增加,Eu3+的595 nm光谱强度增强;Eu3+的692 nm光谱强度随Yb3+浓度增加而增强,并明显强于595 nm光谱。Er3+/Eu3+、Yb3+/Eu3+之间的能量传递和合作上转换等机制导致Eu3+离子上转换发射。     

氟锆酸盐玻璃中Tm^3＋和（Tm^3＋＋Ho^3＋）离子的光谱研究

给出氟锆酸（ＺＢＬＡＮ）玻璃中＾Ｔｍ＾３＋和Ｈｏ＾３＋离子的Ｑｔ参量，并与氧化物玻璃中Ｔｍ＾３＋和Ｈｏ＾３＋的Ｑｔ参量进行了比较，用３７５ｎｍ和４６８ｎｍ波长激发单掺ＺＢＬＡＮ中Ｔｍ＾３＋离子，获得来自Ｄ，２，＾３Ｈ４，Ｇ４能级不同发射波长的发光强度随掺杂浓度的变化，而用小于１μｍ的激发波长激发发单掺Ｔｍ＾３＋或Ｈｏ＾３＋样品，获得近红外区发射光谱。文中给出掺杂浓度对于Ｔｍ＾３＋和Ｈｏ＾＋近红外区     

偏硅酸钙中Pr3+的4f5d态的光谱特性及Pr3+→Gd3+的能量传递

合成了高效发射UV光的CaSiO3:Pr^3 新型荧光体，研究了室温下Pr^3 的4f5d态的发射和激发光谱，Pr^3 的4f5d态的最低子能级向4f^2组态的^3H4，^3H6和^1G4能级跃迁产生UV发射，并不伴随有4f-4f能级跃迁的可见光发射。Pr^3 的浓度猝灭是由于辐射和无辐射能量传递造成的，同时，在CaSiO3中，存在Pr^3 →Cd^3 的能量传递，探讨了其能量传递特性。     

在NaGdF4：Tm3+, Dy3+中Gd3+间的能量迁移及Gd3+-Dy3+能量传递量子效率

基于量子剪裁基本原理,通过光谱技术研究NaGdF₄:Tm³⁺,Dy³⁺在一个真空紫外光子激发下获得两个蓝色光子的可能性。在这种化合物中,量子剪裁通过下转换,即通过应用不同镧系离子间的能量传递进行。通过对Tm 4f¹²-4f¹¹5d激发,部分能量从Tm³⁺离子5d态直接传递给Gd³⁺,然后在Gd³⁺-Tm³⁺之间发生交叉弛豫,剩余能量从Gd³⁺传递给Dy³⁺,产生两个可见光子发射,一个来自Tm³⁺的¹G₄-³H₆跃迁,另一个来自Dy³⁺的⁴F_9/2-⁶H_15/2跃迁。主要研究获得以NaGdF₄:Tm³⁺,Dy³⁺为基础的新型具有更高效率,更高稳定性和更强真空紫外(VUV)吸收量子剪裁发光粉的可能性。各种光谱技术,如光致发光、激发和衰减等被用来表征不同Dy³⁺浓度掺杂NaGdF₄中Gd³⁺晶格间能量迁移引起的施主Gd³⁺和受主Dy³⁺之间的能量传递。结果表明Gd³⁺离子之间存在能量迁移,随之交换相互作用引起施主与受主(Gd³⁺-Dy³⁺)之间的能量传递。通过Bursh-tein等人关于激发态的弛豫理论,施主-受主能量传递参数k_DS可以从Gd³⁺的⁶P_7/2发射的衰减计算出。Gd³⁺-Dy³⁺能量传递量子效率也可以得到。NaGdF₄:Tm³⁺和NaGdF₄:Tm³⁺,Dy³⁺是由水热法制备的,NaGdF₄:Dy³⁺是由文献[4]方法制备的。发射光谱和激发光谱通过自制的VUV光谱仪和F-4500测量。衰减曲线由OPO激光器激发获得Gd³⁺-Dy³⁺之间能量传递量子效率在受主浓度大约在N_A=0.6%时达到最佳值,并且明显地观测到浓度猝灭效应。