MgF2对Mn4+掺杂锗酸盐红色荧光粉发光的影响

3.5MgO·0.5MgF₂·GeO₂∶Mn⁴⁺作为优异热稳定性和良好发光性能的红色荧光粉而被市场应用,然而,该粉体中MgF₂的作用影响机理尚不明晰,阻碍其性能进一步优化和发展。采用高温固相法制备了系列Mn⁴⁺激活的锗酸盐荧光粉,通过对比加入MgF₂、H₃BO₃(助熔剂),研究了该粉体的结构、形貌、发光性能等变化规律,阐明了MgF₂的发光影响作用。研究表明,加入MgF₂、H₃BO₃和不加任何助熔剂时的样品,其最佳烧结温度分别为1 150、1 250和1 350 ℃,上述温度下发光强度均为最佳值,其中加入MgF₂、H₃BO₃的样品在最佳温度处生成了纯相。MgF₂的添加,一方面同H₃BO₃一样作为助熔剂对生成纯相、提高样品结晶度起了积极的作用;另一方面,通过研究分析,确认F^-离子成功掺杂进入晶格,促使样品生成的晶体结构为Mg₁₄Ge₅(O,F)₂₄。加入MgF₂、H₃BO₃在最佳烧结温度的样品的荧光寿命分别为0.93和0.75 ms。     

LiGd(W_yMo_(1-y))_2O_(8-x/2)F_x∶Eu~(3+)红色荧光粉的制备和发光特性

采用高温固相法制备了LiGd(W_yMo_(1-y))_2O_(8-x/2)F_x∶0.4Eu~(3+)(x=0~1,y=0~1)系列白光LED用红色荧光粉。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、荧光光谱仪对荧光粉的形貌、结构、光学性能进行了表征。结果表明,Eu~(3+)、F-和WO_4~(2-)的掺杂没有改变LiGd(MoO_4)_2的四方晶系白钨矿结构;F~-和WO_4~(2-)最佳掺杂量分别为x=0.6,y=0.4。在396 nm激发下,LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6))_2O_(7.7)F_(0.6)∶0.4Eu~(3+)的发光强度比未掺杂样品提高了60%,量子效率可达66.23%。当温度升高至100℃时,样品的发射强度降为25℃时的76.6%。在460 nm激发下,样品的最强窄带发射峰位于617 nm处,归属于~5D_0→~7F_2跃迁,色坐标为(0.649 9,0.346 3)。5D0能级的荧光寿命曲线遵循单指数规律衰减,随着F-掺杂浓度的增加,5D0能级的荧光寿命不断增加,归因于低声子能量的F-掺入有效减小了能量的无辐射跃迁概率。所制备的LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6))_2O_(7.7)F_(0.6)∶0.4Eu~(3+)荧光粉有望应用于白光LED。     

MgF2对Mn4+掺杂锗酸盐红色荧光粉发光的影响

3.5MgO·0.5MgF₂·GeO₂：Mn⁴⁺作为优异热稳定性和良好发光性能的红色荧光粉而被市场应用,然而,该粉体中MgF₂的作用影响机理尚不明晰,阻碍其性能进一步优化和发展。采用高温固相法制备了系列Mn⁴⁺激活的锗酸盐荧光粉,通过对比加入MgF₂、H₃BO₃（助熔剂）,研究了该粉体的结构、形貌、发光性能等变化规律,阐明了MgF₂的发光影响作用。研究表明,加入MgF₂、H₃BO₃和不加任何助熔剂时的样品,其最佳烧结温度分别为1 150、1 250和1 350 ℃,上述温度下发光强度均为最佳值,其中加入MgF₂、H₃BO₃的样品在最佳温度处生成了纯相。MgF₂的添加,一方面同H₃BO₃一样作为助熔剂对生成纯相、提高样品结晶度起了积极的作用;另一方面,通过研究分析,确认F^-离子成功掺杂进入晶格,促使样品生成的晶体结构为Mg₁₄Ge₅（O, F）₂₄。加入MgF₂、H₃BO₃在最佳烧结温度的样品的荧光寿命分别为0.93和0.75 ms。     

纳米YAG∶Ce3+, Mn+(Mn+=Ca2+, Gd3+)荧光粉的结构与发光性能

当前商用白光LED器件中YAG∶Ce3+荧光粉的单一黄光发射，导致其缺乏红光限制了器件的应用和发展，在YAG∶Ce3+中掺杂其他离子是解决该问题的有效途径之一。采用溶胶凝胶法制备了系列单掺Ce3+，Ca2+和Gd3+的YAG纳米荧光粉。研究了离子掺杂量对荧光粉的物相、结构、形貌、粒度、发光性能及量子效率的影响，分析了发光机理。结果表明：制备的纳米荧光粉粒径为100～200 nm。Ce3+和Gd3+掺杂时均得到YAG纯相，但晶体结构膨胀，晶面衍射峰向小角度方向移动。样品结晶度随Ce3+和Ca2+(<0.025 mol)掺杂量增大变化不明显，随Gd3+则呈现逐步降低趋势。三种离子掺杂量增大时，Ce3+的晶格能上升，5d能级晶体场劈裂加剧；Gd系列荧光粉激发和发射光谱随掺杂量的增大发生红移，Ce和Ca系列则因掺杂量小表现不明显。荧光粉发光强度随Ce3+掺杂量上升先增大后减小，最佳掺杂量为0.06 mol；随Gd3+掺杂量增加逐步降低；随Ca2+掺杂量增大则急剧下降，0.03 mol掺杂量时荧光强度几乎为零，YAG晶体结构破坏，生成YAM和YAP相。研究的开展，将对后续纳米YAG荧光粉及其相关功能材料的进一步开发使用提供一定的理论依据和实践参考。     

白光LED用铕掺杂硼铋钙玻璃的结构与光学性能

采用熔融冷却法制备了铕掺杂的硼铋钙玻璃。研究了不同硼铋比（n_B/n_Bi）和钙离子浓度条件下的密度、摩尔体积、折射率等物理性质,分析了玻璃的结构、光学性质和热稳定性。实验结果表明,Eu³⁺较好的熔融于玻璃中,形成发光中心,在465 nm蓝光激发下,613 nm处有较为强烈的发射,光谱强度值随n_B/n_Bi变化不明显,但随CaO浓度升高而逐渐递减。玻璃结构总体呈现非晶态,对称性相对较低,结构致密程度和对称性均随n_B/n_Bi的降低而降低,随CaO浓度的升高而升高。玻璃结构主要组成为[BO₃]三角体、[BiO3]三角体,[BO₄]四面体和[BiO₆]八面体,不存在[BO₃]组成的硼六元环。研究结果表明,此系列硼铋钙玻璃能有效匹配蓝光芯片发射红光,且具有熔点低、热稳定较好、折射率相对适宜的特点。     

白光LED用铕掺杂硼铋钙玻璃的结构与光学性能

采用熔融冷却法制备了铕掺杂的硼铋钙玻璃。研究了不同硼铋比(n_B/n_(Bi))和钙离子浓度条件下的密度、摩尔体积、折射率等物理性质,分析了玻璃的结构、光学性质和热稳定性。实验结果表明,Eu~(3+)较好的熔融于玻璃中,形成发光中心,在465 nm蓝光激发下,613 nm处有较为强烈的发射,光谱强度值随nB/nBi变化不明显,但随Ca O浓度升高而逐渐递减。玻璃结构总体呈现非晶态,对称性相对较低,结构致密程度和对称性均随nB/nBi的降低而降低,随CaO浓度的升高而升高。玻璃结构主要组成为[BO_3]三角体、[BiO_3]三角体,[BO4]四面体和[BiO_6]八面体,不存在[BO_3]组成的硼六元环。研究结果表明,此系列硼铋钙玻璃能有效匹配蓝光芯片发射红光,且具有熔点低、热稳定较好、折射率相对适宜的特点。     

白光LED用B_2O_3-Bi_2O_3-Eu_2O_3-MO(M=Mg,Ca,Sr,Ba)红光发射荧光玻璃的结构与发光性能

采用熔融冷却法制备了铕掺杂碱土金属硼铋酸盐玻璃(BBME,BBCE,BBSE,BBBE)。研究了玻璃的密度、摩尔体积、光学碱度等物理性质,分析了玻璃的结构、光学性质和热稳定性。结果表明,从BBME到BBBE,玻璃结构致密程度不断下降。Eu~(3+)能较好地熔融到玻璃中,成为良好的发光中心,在465 nm和613 nm处分别有强烈的蓝光激发和橙红光发射,激发和发射强度从BBME到BBBE不断增强。玻璃均呈现非晶态,其结构对称性相对较低,从BBME到BBBE呈下降趋势。玻璃结构主要组成为非对称的[BO_3]三角体、松散的[BO_4]四面体、[BiO_3]三角体以及含[BO_4]四面体的三硼环、四硼环和五硼环,结构中均不存在硼六圆环,也不存在含[BO_3]三角体的五硼环、焦硼环和正硼环。研究结果表明,所研制的低温铕掺杂碱土金属硼铋酸盐玻璃具有热稳定好、折射率相对适宜的优点,有望成为未来白光LED(荧光粉)玻璃陶瓷的良好基质。