柠檬酸凝胶燃烧法合成YAG:Ce,RE荧光粉及其光谱性能研究

以柠檬酸为螯合剂和燃料,采用溶胶凝胶燃烧合成法制备了一系列组成的YAG:Ce,RE(RE＝Lu,Gd,La)荧光粉.通过XRD、FTIR、SEM、荧光光谱研究了不同煅烧温度、不同共掺杂元素和浓度对荧光粉晶体结构、颗粒形貌及发光性能的影响.结果表明:在煅烧温度900℃时即可制得结晶较好的荧光粉,随煅烧温度的升高,样品的平均颗粒尺寸由50 nm左右逐渐增大到200 nm,发光强度逐渐增强.随离子的半径从La3+到Gd3+再到Lu3+逐渐减小,引起基质相变的取代上限逐渐增大,在仅有50mo1;的La3+掺杂下,样品的主晶相已经变成LaAlO3;Gd3+掺量达到90mo1;～99 mo1;时,样品主晶相仍为立方的YAG相;而Lu3+可以完全取代Y3+而仍然保持立方YAG的石榴石结构不变.当Gd3+取代Y3+时,YAG:Ce3+的发射光谱红移,未出现GdAlO3前最大红移为21 nim,完全取代后最大红移达33 nn,而Lu3+全部取代Y3+时发生24 nim的蓝移.运用晶体场理论和位形坐标模型对此进行了解释.     

掺杂Pb2+对YAG∶Ce3+,Pr3+黄色荧光粉中红光发射的影响

在一氧化碳还原气氛下,通过高温固相法合成了YAG∶Ce3+,Pr3+,Pb2+黄色荧光粉。通过X射线衍射和激发、发射光谱对样品进行表征。结果表明:在YAG∶Ce3+,Pr3+荧光粉中掺杂一定量的Pb O,可以使Ce3+的534 nm宽带发生红移,同时Pr3+在610 nm处的红光发射强度增强,这是由于Pb2+的加入影响了晶体场环境,从而导致Ce3+5d能级的重心下移,使Ce3+发射光谱与Pr3+激发光谱的交叠增加,提高了Ce3+-Pr3+能量传递的效率。当掺杂Pb O的浓度为x=0.04时,红移最强,红黄比值最大,有利于提高基于蓝光芯片和YAG∶Ce黄光荧光粉制备的白光LED的显色指数。     

YAG:Ce荧光粉体的柠檬酸盐分解法制备和表征

通过对柠檬酸盐分解法的改进,在800℃的低温下合成了YAG:Ce立方晶荧光粉体,用X-射线衍射法研究了YAG的成相过程.结果表明:Y2O3与Al2O3的摩尔比为33∶5时更易形成YAG相,成相过程是由无定型态直接转变为YAG相的.同时考察了样品的发光性质.     

基质组分改变对燃烧法合成YAG:Ce3+微晶发光性能的影响

利用燃烧法在较低温度下制备了白光LED用YAG:Ce3+微晶.通过XRD研究了它的构成,发现分别用B3+、Ga3+离子替代Al3+和La3+、Gd3+替代Y3+离子后晶格发生了改变;并通过SEM观察了荧光粉的形貌.测量了该材料的激发光谱和发射光谱,发射峰的位置和强度随基质的改变而变化.用其它离子替代Y3+或Al3+离子可有效地实现发射光谱的红移和蓝移,以适应不同情况对波长的需要.     

Preparation of YAG: Ce3+ Phosphor Thin Film by Sputtering Technique

以自制铈掺杂立方相钇铝石榴石(YAG:Ce3+)荧光粉为原料经冷静压压制得到粉末靶材,在纯氩气气氛下通过射频磁控溅射法在石英玻片上镀膜,随后在氩气气氛下1100℃/3 h热处理得到YAG:Ce3+荧光薄膜.系统探讨了溅射功率、靶间距等因素对YAG:Ce3+荧光薄膜物理和发光性能的影响.分析发现采用粉末靶可以明显提高YAG:Ce3+薄膜溅射沉积速率,在靶间距20mm,溅射功率300 W的制备条件下得到的荧光薄膜经450 nm蓝光激发时,可发射524 nm的光,较商用荧光粉发射峰略有蓝移.粉末靶溅射制备荧光薄膜具有大规模实际应用潜力.     

溅射法制备YAG:Ce3+荧光薄膜

以自制铈掺杂立方相钇铝石榴石(YAG∶Ce3+)荧光粉为原料经冷静压压制得到粉末靶材,在纯氩气气氛下通过射频磁控溅射法在石英玻片上镀膜,随后在氩气气氛下1100℃/3 h热处理得到YAG∶Ce3+荧光薄膜。系统探讨了溅射功率、靶间距等因素对YAG∶Ce3+荧光薄膜物理和发光性能的影响。分析发现采用粉末靶可以明显提高YAG∶Ce3+薄膜溅射沉积速率,在靶间距20 mm,溅射功率300 W的制备条件下得到的荧光薄膜经450 nm蓝光激发时,可发射524 nm的光,较商用荧光粉发射峰略有蓝移。粉末靶溅射制备荧光薄膜具有大规模实际应用潜力。     

溶胶-凝胶法制备Y_(3-x)Ce_xAl_5O_(12)纳米粉体的研究

以Y(NO3)3.6H2O、Ce(NO3)3.6H2O、Al(NO3)3.9H2O、柠檬酸为主要原料,以聚乙二醇作为分散剂,采用溶胶-凝胶法合成了纳米级YAG∶Ce3+粉体。研究了煅烧温度、溶液中金属离子浓度、溶液pH值及Ce3+掺杂量等因素对制备纳米YAG∶Ce3+粉体的颗粒尺寸、颗粒形貌、物相的影响。结果表明:当溶液pH为=4.0、金属离子浓度为0.50 mol/L、煅烧温度为1000℃时,可以制备出具有良好的分散性,平均粒径在30 nm的粉体。     

镥含量对氧化钆镥透明陶瓷结构和性能的影响

通过添加Lu元素形成氧化钆镥(Gd,Lu)2O3固溶体,可有效将立方相稳定温度范围提高而制备成透明陶瓷。当Lu2O3的摩尔分数大于40%时,可将立方相稳定到1600℃以上。固溶体的发光强度随着Lu3+掺杂量增加而减小。采用沉淀法和燃烧法合成了纳米级粉体,干压和等静压得到生坯,用真空烧结在1750℃成功制备出立方相的氧化钆镥(Gd,Lu)2O3∶Eu固溶体透明陶瓷,达到了理论密度的99.7%,温度过高和过低均无法得到透明的立方相陶瓷。该陶瓷发射主峰位于610nm,对应于Eu3+的5D0-7F2跃迁,与对红光敏感的硅光电二极管非常匹配。     

煅烧制度对ZnTiO3∶2;Eu3+荧光粉的结构和发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了ZnTiO3:2; Eu3+荧光粉,研究了不同煅烧制度下ZnTiO3:2; Eu3+荧光粉的结构和发光性能.结果表明:在煅烧温度为600 ～ 900℃时,可以得到六方相ZnTiO3,1000℃分解为立方相,随着煅烧温度的升高,激发光谱中电荷迁移带的峰值逐渐发生红移;发射光谱中样品发射峰的位置基本保持不变,样品中Eu3+的红光发射强度(5D0→7R)在煅烧温度为700℃时达到最大.在保温时间为1～6 h的范围内,发光强度随着保温时间的增长先增强后减弱,在700℃、保温4h的煅烧处理下ZnTiO3:2; Eu3+荧光粉发光性能最好,且其色度坐标比目前商用红色荧光粉更接近国际照明协会的指定坐标.     

适用于近紫外LED芯片的白光荧光粉Y2(MoO4)3∶DY3+的发光特性

采用高温固相法制备纯相Y2( MoO4)3∶Dy3+荧光粉,并对其晶场及发光性质进行研究.晶场分析结果表明:Y3+格位晶场结构近似为对称性很低的C2,因此样品在近紫外区有很强f-f激发峰,适合于近紫外LED芯片.在387 nm激发下,主要发射峰为Dy3+的特征发射487 nm(蓝光,4F9/2→6H15/2)和574 nm(黄光,4F9/2→6H13/2).增大Dy3+掺杂浓度,黄光与蓝光的强度比值(Y/B)随之增大.387 nm激发下,不同Dy3+掺杂浓度荧光粉发射光的色坐标均在白光区域中.以上结果表明Y2( MoO4)3∶Dy3+是一种新型的适于近紫外LED芯片激发的白光荧光粉,发光性能良好.     

Sr3Lu(PO4)3:Pr3+荧光材料的制备与光致发光研究

采用高温固相法成功合成了Sr3Lu(PO4)3:Pr3+荧光粉.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和光谱技术,分别研究了Sr3Lu(PO4)3:Pr3+荧光粉的晶体结构,表面形貌和光致发光谱.研究结果表明:所合成Sr3Lu(PO4)3:Pr3+荧光粉具有立方的I43d空间对称结构,其表面具有不规则的颗粒形貌,光致激发波长为444nm,发射波长为610nm,所发光为红色光,当掺杂浓度为1;的时发光效果最好.     

Ce:YAG单晶复合红色荧光粉的制备及其在白光LED上的应用

采用提拉法生长了Ce:YAG单晶,并以Ce:YAG单晶取代传统Ce:YAG荧光粉用于制备白光发光二极管(LED),研究了Ce:YAG单晶厚度的变化对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响.由于460 nm 蓝光芯片激发的Ce:YAG单晶白光LED缺少红光成分,采用流延法将红色荧光粉CaAlSiN3:Eu2+涂覆在Ce:YAG单晶衬底上制备白光LED.制备的白光LED色度随红粉含量的变化由冷白光逐渐向暖白光区域移动,色温逐渐降低、显色指数上升.研究结果表明Ce:YAG单晶复合红色荧光粉的方式可以应用于大功率LED照明.     

Ce∶YAG透明陶瓷的制备和光学性能

采用固相反应法结合真空烧结技术制备了不同Ce3掺杂浓度的Ce∶YAG透明陶瓷,通过扫描电子显微镜(带能谱仪)、分光光度计和荧光光谱等系统研究了陶瓷的显微结构和光学性能.结果表明,所制得的透明陶瓷样品离子掺杂均匀、致密度高,透光性较好,可见光范围直线透过率高达80.0;,样品在460 nm蓝光激发下可以发射中心波长为530 nm的宽带黄绿光,随着掺杂浓度的增加,发射峰发生红移,并出现了明显的浓度猝灭现象.所制备的透明陶瓷样品光学质量优异,是一种能够替代Ce∶YAG荧光粉体的新型荧光材料.     

NaY(Mo/WO4)2∶Eu3+红色荧光粉的合成和发光性能

利用固相法合成了Eu3+掺杂的NaY(Mo/WO4)2红色荧光粉,并用对所获得的样品进行了XRD和激发-发射光谱表征.研究发现随着Eu3+掺杂量逐渐增加,发光强度随之变化.当Eu3掺杂浓度为30mo1;,荧光粉具有最强的发光强度.荧光粉能被395 nm波长紫外光有效激发,发射光谱主要体现为Eu3+的5 D0→7F2电偶极跃迁的红光发射,因此适合于解决白光LED缺乏红光成分而导致的显色性差问题.研究发现适量的W6+取代Mo6+,不但可以提高荧光粉的发光强度,而且有利于改善材料的色纯度.W6的最佳掺杂浓度为10at;.在395 nm激发下,NaY(Mo0.9W0.1O4)2∶Eu3+荧光粉的色度坐标为(0.666,0.331),优于传统商业红色荧光粉Y2O2S:Eu3+.     

MMoO4∶Pr3+(M=Sr,Ba,Ca)红色荧光粉的合成及其发光性能研究

采用水热法制备了Pr3+激活的MMoO4∶Pr3+(M=Sr,Ba,Ca)系列荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及荧光光谱(PL)对该系列荧光粉的物相、形貌及发光性能进行了表征.结果表明:Pr3+的掺入没有改变荧光粉的主晶相,在450nm蓝光激发下,样品产生了红光发射,其中对应于Pr3+的特征跃迁3P0→3 F2位于647 nm的Ba9.98Pr0.02MoO4发射峰最强.MMoO4∶Pr3+ (M =Sr,Ba,Ca)红色荧光粉可以被蓝光LED有效激发产生红光,是一种优异的YAG∶ Ce3+黄色荧光粉的红光补偿粉.     

(Gd0.95-xLuxEu0.05)2O3纳米粉体合成、透明陶瓷的制备及其荧光性能研究

以稀土硝酸盐和NH4HCO3作为原料,采用共沉淀法合成用于制备Eu掺杂Lu2O3-Gd2O3固溶体透明陶瓷的一系列(Gd0.95-xLuxEu0.05)2O3(x=0~0.95)纳米粉体,并利用XRD、SEM、TEM、BET和TMA手段对合成粉体的性能进行表征.结果表明,经800 ℃煅烧后的粉体均为立方相的(Gd0.95-xLuxEu0.05)2O3,粉体颗粒细小,呈近球形,且颗粒尺寸分布较均匀.将合成的一系列纳米粉体压制成型,于1700 ℃真空烧结24 h得到了透明性良好的(Gd0.45Lu0.5Eu0.05)2O3和(Lu0.95Eu0.05)2O3透明陶瓷,其在可见光区的最高直线透过率分别为53.5;和62.3;.在254 nm激发下,透明陶瓷在612 nm处均呈现出很强的Eu3+的红光发射.(Gd0.45Lu0.5Eu0.05)2O3透明陶瓷中由于存在Gd3+向Eu3+的有效地能量传递,其发光强度是(Lu0.95Eu0.05)2O3透明陶瓷的1.7倍.     

Eu~(3+)掺杂Lu_2(MoO_4)_3红色荧光粉的制备与表征

采用高温固相法合成了一系列Eu3+掺杂Lu2(MoO4)3的红色荧光粉(Lu2(MoO4)3∶xEu3+),使用X射线粉末衍射仪(XRD)、荧光光谱仪对其物相结构和发光性能进行表征。XRD结果表明,当Eu3+的掺杂量达到0.06时,Lu2(MoO4)3的晶相结构并没有发生明显的改变。研究Eu3+的掺杂浓度对其发光性能影响时发现,Eu3+的掺杂浓度达到0.05时出现浓度淬灭现象,通过分析发现这是由于交换相互作用导致的Eu3+之间能量转移。退火温度对发光性能的研究表明,当退火温度为1100℃时,Eu3+的发光强度达到最大。     

Ce,Sm共掺YAG单晶的生长及其光电性能的研究

采用提拉法生长了不同Sm3+掺杂浓度的Ce,Sm∶ YAG单晶.通过XRD、吸收光谱、荧光光谱对Ce,Sm∶ YAG单晶的晶相、光学特性进行了表征,利用LED快速光谱仪对所封装的LED光源的色坐标、光效、显色指数等特性进行了分析,结果表明采用提拉法生长的Ce,Sm∶ YAG单晶的主晶相为YAG晶相,且随着Sm3浓度的增加,YAG晶相结构并未发生改变;光谱中红光发光强度增加,白光LED显色指数提高;当实际浓度为0.31wt;,切片厚度为0.2 mm时Ce,Sm∶ YAG单晶样品体现了较好的光电性能,其光效为98.837 lm/W、显色指数71.1,可以满足商用白光LED的要求.     

Nd,Ce共掺YAG透明陶瓷的制备及其光谱性能研究

采用固相反应真空烧结法首次制备出Nd3+和Ce3+的掺杂浓度分别为1.0 at;和0.3 at;,Nd、Ce共掺YAG透明陶瓷,并对样品的相结构、显微结构、光学透过率和光谱性能进行了表征.结果表明,Nd3+和Ce3+都进入了YAG 晶格,样品的平均晶粒尺寸约为5 μm,1.5 mm样品的光学透过率除吸收带外基本都在75 at;以上.采用 467 nm 的激发源对样品Ce3+的5d能级进行激发,Ce3+通过对Nd3+的能量转移,实现了Nd3+的近红外发射,主荧光发射峰位于在1064 nm处,荧光寿命为256 μs.     

白光LED用BaWO4∶Eu3+荧光粉的制备与光谱性能研究

采用水热法合成前驱体WO3！·0.34H2O,以此前驱体分别采用水热法和高温固相法合成BaWO4∶Eu3+荧光粉,并对此荧光粉的光谱性能进行了研究。实验结果表明：水热法制备的荧光粉BaWO4∶Eu3+与高温固相法制备的荧光粉具有相同的光谱性质;荧光粉BaWO4∶Eu3+的激发和发射光谱都是Eu3+的f→ f的特征峰,激发光谱的峰位分别为416 nm、464 nm、535 nm,且464 nm吸收最强;发射光谱的峰位分别为578 nm、592 nm、612 nm、703 nm,且612 nm的发射最强;由浓度实验得知其猝灭浓度为20at;。此荧光粉可与蓝光LED相匹配的红色荧光粉,可掺杂在传统白光LED(蓝光LED+黄色荧光粉YAG：Ce)中增加红光发射,弥补其显色性低的缺陷。