白光LED用新型MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷的发光性能

采用金属醇盐法制备MgAl2O4前驱体,通过高温煅烧2～4 h得到纯相MgAl2O4粉体,再将其与YAG∶Ce荧光粉均匀混合,利用热压烧结并结合热等静压处理得到MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷。利用X射线衍射、紫外-可见分光光度计等测试手段对样品进行表征。样品由MgAl2O4和YAG两相组成,在340 nm和475 nm有两个激发峰。发射光谱在533 nm有一宽峰,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射。该透明陶瓷封装蓝光芯片所得白光LED器件在35 mA驱动下的发光效率为133.47 lm.W-1,其寿命及色温稳定性优于采用传统方式封装的白光LED。实验结果表明MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷是一种可用于白光LED的新型荧光材料。     

Ce∶YAG透明陶瓷的制备及性能研究

以高纯Al_2O_3、Y_2O_3和CeO_2为原料,采用固相法制备Ce∶YAG(掺铈钇铝石榴石)透明陶瓷,研究了稀土离子掺杂浓度以及烧结温度对陶瓷样品光学性能的影响。结果表明:陶瓷片透过率随着烧结温度的升高而增大,1750℃烧结获得的0.5%Ce∶YAG陶瓷片的透过率高达81.7%。Ce∶YAG陶瓷片的激发峰和发射峰分别位于350nm和530nm处,在白光LED领域具有极大的应用价值。     

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。     

Ce:YAG晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能

采用温梯法生长了Ce:YAG晶体和真空烧结法制备了Ce:YAG透明陶瓷,并对晶体和透明陶瓷的光学和闪烁性能进行了对比研究.Ce:YAG晶体和陶瓷都具有位于230,340和460 nm波段的Ce³⁺离子的特征吸收带和540 nm附近的发射峰,但Ce:YAG晶体同时存在296和370 nm的色心吸收,其发射峰位于398 nm,而透明陶瓷中不存在.Ce:YAG晶体和陶瓷的X射线荧光中均存在520 nm附近的Ce³⁺离子发射,但晶体中还存在由反格位缺陷引起的300 nm 关键词： Ce:YAG 闪烁晶体 透明陶瓷     

光散射PC荧光树脂的制备及光学性能

以聚碳酸酯(PC)粉体、有机硅光扩散剂和YAG∶Ce荧光粉为原料,通过熔融共混法和高温压模法及减薄抛光工艺制备出不同有机硅光扩散剂质量分数的PC/YAG∶Ce光散射荧光树脂样品,通过SEM、XRD、透射光谱和PL的性能分析,表明：荧光树脂样品在500～800 nm光谱范围有较高的透光率,样品的主相都为Y₃Al₅O₁₂,在342和448 nm有两个激发波峰,发射光谱在532 nm有一宽峰,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射,对应的荧光寿命在61.5 ns左右。把荧光树脂样品应用到白光LED器件的封装获得的光效为81.12 lm/W@100 mA, 说明PC/YAG∶Ce荧光树脂片适用于作白光LED封装的新型荧光材料。     

Yb3+,Er3+:YAG透明陶瓷的制备和1.5 μm波段光谱性能研究

采用固相法和真空烧结技术制备了5at%Yb³⁺,2at％Er³⁺:YAG透明陶瓷.在1760 ℃真空烧结30 h后, 陶瓷样品具有较高透过率.SEM观察表明制备的透明陶瓷在晶粒和晶界处无气孔、第二相的存在.样品的吸收光谱和荧光光谱的测试结果表明: Yb³⁺在940nm波长处有具有较强的吸收系数.样品在1030nm波长的荧光寿命仅为0.274 ms,以及在1.5μm波段的荧光衰减寿命曲线中,初始的荧光强度呈上升趋势,这些表明了Yb,Er:YA 关键词： Er Yb:YAG透明陶瓷 1.5 μm荧光光谱 Judd-Ofelt理论     

新型绿色发光材料(Ce0.67Tb0.33)MgAl11O19∶Mn2+的合成及其光学性能

采用高温固相法成功地合成了新型高效绿色荧光粉(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+。通过XRD和荧光光谱等对其结构及发光性能进行了系统研究。结果表明:新合成的(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+与典型的商用绿粉(Ce0.67Tb0.33)MgAl11O19(CMAT)具有相同的晶体结构;激发光谱处于237～326 nm范围内,由一个峰位位于291 nm的宽激发带组成,这是典型的Ce3+的特征激发;在紫外光激发下,该荧光粉除了在490,541,590,620 nm存在Tb3+的特征发射峰外,还在516 nm出现了一个较强的归属于Mn2+的4T1g(G)→6A1g(S)电子跃迁的宽发射峰。Mn2+作为共激活剂增大了该荧光材料在绿色区域的发射面积,其中(Ce0.67Tb0.33)Mg0.850Al11O19∶0.150Mn2+荧光粉发射光谱的积分面积最大,为CMAT的226%,其CIE坐标为(0.194,0.695),比CMAT(0.288,0.572)更加接近NTSC标准值(0.21,0.71),即Mn2+的引入不但提高了荧光粉的发光效率,而且改善了其色纯度。结果表明新型(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+绿色荧光粉比传统的CMAT在显示领域具有更好的潜在应用前景。     

Ce:YAG荧光晶体的制备及其光学性能研究

以固相反应法制备了致密的不同Ce含量的Ce:YAG陶瓷料棒,再用光学浮区法将这些Ce:YAG陶瓷料棒生长成Ce:YAG晶体。XRD结果表明,Ce:YAG陶瓷料棒主相为YAG相,同时存在部分YAP相;而光学浮区法生长的Ce:YAG晶体完全形成了YAG相,没有其他杂峰的出现,衍射峰尖锐,半峰宽窄,即光学浮区法生长的YAG晶体质量较高。Ce:YAG晶体的光学均匀性较好,在500-800nm区间,其平均透过率为90%-93%。Ce:YAG晶体的吸收光谱中心波长在456 nm具有较大的吸收系数。以波长为460 nm的单色光为光源激发Ce:YAG晶体测得其荧光光谱,其中,含1 at.%Ce的Ce:YAG晶体在黄绿光区域有较强的发光强度。     

固相法制备Ce,Cr∶YAG透明陶瓷及其荧光性能研究

以高纯Al_2O_3、Y_2O_3、Cr_2O_3和CeO_2为原料,采用固相法制备了Ce,Cr∶YAG透明陶瓷。通过XRD测试和荧光测试,研究了0.5%Ce~(3+),0.1%Cr~(3+)掺杂的YAG透明陶瓷片的晶相结构和光学性能。结果表明:1 750℃烧结获得的该陶瓷片为YAG纯相,在可见光区的透过率达到了70%以上。在430 nm的光激励下,透明陶瓷同时表现出了Ce~(3+)、Cr~(3+)的特征发射峰,在补充白光LED的红光部分方面具有一定的实际应用价值。     

基于Ce^3+∶YAG透明陶瓷的大功率LED和LD照明原型器件的发光性能:厚度和表面粗糙度的影响EI北大核心CSCD

采用高温真空烧结技术制备了0.5%Ce∶Y 3Al5O12(简称Ce∶YAG)透明荧光陶瓷,在透射模式下分别采用大功率蓝光发光二极管(LED)芯片(3.2 V×0.3 A)激发和LD蓝光光源(0.8 W,1.6 W)激发,系统研究了陶瓷厚度(0.3~2.3 mm)和表面粗糙度(322.86 nm,9.79 nm)等对照明原型器件的色温、显色指数和光电转换效率等发光性能的影响。结果表明,陶瓷表面有一定粗糙度可使原型器件的发光性能整体提高,其中用粗糙度为322.86 nm的Ce∶YAG透明陶瓷组装的原型器件分别获得了93.6 lm/W(蓝光LED激发)和178.5 lm/W(蓝光LD激发)的高光电转换效率。研究表明,通过调节Ce∶YAG透明陶瓷的厚度和表面状态,可有效提升高功率密度固态照明器件的发光性能。     

蓝光激发的Y2.93Al5O12∶0.07Ce3+黄色荧光粉的制备及光致发光

以Al₂(SO₄)₃·18H₂O、尿素为原料,采用水热-热解法制备了球形α-Al₂O₃粉体。以自制α-Al₂O₃、Y₂O₃及CeO₂为原料,固相法制备了白光LED用Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+黄色荧光粉,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）及荧光光谱（PL）等对产物的物相、形貌及光致发光性能进行了表征。结果表明：水热-热解法制备出了物相纯净、分散性良好的球形α-Al₂O₃粉体,以该α-Al₂O₃为原料,合成出可被460 nm蓝光有效激发,发射光谱为峰值在550 nm宽带的Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+荧光粉,色坐标为（0.453,0.531 9）,采用GSAS软件对Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+荧光粉的XRD图进行了Rietveld结构精修,精修图与XRD测试图完全吻合,Y,Al,Ce,O四元素均匀地分布在黄色荧光粉产物中,Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+黄色荧光粉的激发光谱由两个部分组成,在340和460 nm处有两个非常明显的吸收峰,Ce3+的4f能级由于自旋-耦合而劈裂为两个光谱支项2F_7/2和2F_5/2,其中2F_5/2为基谱项。340 nm的激发峰对应于2F_5/2→5D_5/2的跃迁,460 nm的激发峰属于2F_7/2→5D_3/2的跃迁,并且460 nm处的激发强度强于340 nm处激发强度。以460 nm为监测波长得到的发射光谱,最强发射峰位于550 nm,Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+荧光粉是一种适用于白光LED的高性能黄色荧光粉。     

白光LED用球形Y2.96Al5O12:0.04Ce3+荧光粉的制备及光致发光

采用水热-热解法制备了可用于实现白光LED的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)等对Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉的物相、形貌及光致发光性能进行了表征。结果表明:水热-热解法制备出了物相纯净、分散性良好的球形Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+粉体,该荧光粉可被460nm蓝光有效激发,发射光谱为峰值在550nm的一宽带,且水热-热解法得到的YAG∶Ce3+粉体发射强度优于传统高温固相法合成的YAG:Ce3+荧光粉;通过积分球耦合荧光光谱仪对荧光粉与蓝光芯片配合所得白光LED的量子效率进行了测试,结果表明:水热-热解法制备的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉绝对量子效率为88.40%,外量子效率为78.64%,色坐标为(0.453 8,0.531 8),色温为358 4K,该方法制备的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉稳定性及数据测定的重现性较好,是一种适用于暖白光LED的高性能黄色荧光粉。     

无压烧结制备Y2MgAl4SiO12∶Ce3+荧光陶瓷及光学性能

Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺荧光粉是目前白光LED的主要发光材料,但在使用时存在封装树脂因散热不佳而发生老化等问题。本文采用无压烧结制备了Y₂MgAl₄SiO₁₂∶Ce³⁺透明陶瓷荧光体,用于替代荧光粉体和调控发光性能。首先通过化学共沉淀法制备前驱体粉体,经高温煅烧后采用冷等静压成型,最后在马弗炉中1 600℃煅烧制得透明荧光陶瓷。研究了Ce³⁺掺杂浓度和样品厚度对材料性能的影响,其中掺杂量为0.5%的样品在800 nm处具有56%的透过率,在450 K下发光强度仍能保持室温强度的84%。与蓝光芯片组装成器件测试表明,荧光陶瓷在蓝光LEDs/LDs的激发下发出白光,其CIE色度坐标分别为(0.307 6,0.332 9)和(0.308 0,0.331 6),光效分别为62.6 lm/W和146.3 lm/W。研究结果表明,YMAS∶Ce荧光陶瓷可应用于白光LEDs/LDs领域。     

Cr~(4+),Nd~(3+)∶YAG自调Q激光透明陶瓷的光谱性质

以高纯α-Al2O3、Y2O3、Nd2O3和Cr2O3粉体为原料,CaO为电荷补偿剂,正硅酸乙酯(TEOS)为烧结助剂,采用固相反应法和真空烧结技术成功制备了高质量的Cr4 ,Nd3 ∶YAG透明陶瓷。研究了其在室温下的吸收光谱和发射光谱性质,0.1%Cr,1.0%Nd∶YAG(Cr,Nd为摩尔分数,下同)透明陶瓷在808nm处的吸收截面为4.27×10-20cm2,1064nm处的发射截面和荧光寿命分别为1.52×10-20cm2和206μs。由Cr4 ,Nd3 ∶YAG透明陶瓷的吸收和发射光谱计算出的吸收和发射截面,进一步估算了材料的激光性能参数,并对其激光性能进行理论预测。Cr,Nd∶YAG透明陶瓷很可能是一种具有潜力的自调Q激光材料。     

高折射率Nd,La共掺杂氧化钇透明陶瓷的光谱性质及其Judd-Ofelt理论分析

采用液相法和真空烧结技术制备了2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷样品.样品晶粒均匀,大小在22μm左右,在晶粒和晶界处都未见气孔.元素线扫描结果表明,Nd离子和La离子均匀地分布于陶瓷晶粒和晶界处.并测试了样品的吸收光谱和荧光光谱.样品在主吸收峰821nm处的吸收截面为4.3×10-24m2,主荧光发射峰位于1078nm处,实测荧光寿命为0.287ms.采用Judd-Ofelt理论计算了Nd3+在掺La氧化钇陶瓷晶体场中的强度参数Ωλ(λ=2,4,6),自发辐射概率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数.通过F-L公式计算得到2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷中Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁对应的受激发射截面大小为2.0×10-24m2.结果表明,La离子的掺入可以调节氧化钇透明陶瓷的晶体场,有助于制备符合实际需求的固体激光器材料.     

Mg2Y8Si6O26:Ce3+,Mn2+荧光粉的制备及发光性能的研究

高温固相法合成了Ce3+,Mn2+共掺的Mg2Y8Si6O26荧光粉,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、荧光分光光度计对其结构和发光性能进行了研究。表明样品为纯相的Mg2Y8Si6O26晶体,属于六方晶系,空间群为P63/m。光谱数据表明Ce3+在该晶体中占有两种不同格位,分别为C3格位和C1h格位,通过激发和发射光谱对Ce3+在两种格位的发光进行了研究。在286nm光激发下Ce3+,Mn2+共激活Mg2Y8Si6O26的发射光谱除了在400nm有Ce3+的特征发射外,还在600nm处出现了Mn2+的特征发射,表明Ce3+和Mn2+之间存在能量传递。通过改变Mn2+的浓度实现了白光发射,它可用于紫外光激发的单一基质白光发射荧光粉。     

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。     

Y3Al5O12:Ce3+的余辉和热释光特性

高温固相法合成了Ce3+掺杂的Y3Al5O12(YAG)样品,研究了样品的结构、光致发光和热释发光性质.X射线衍射分析结果表明合成样品为YAG纯相,稀土离子的少量掺杂不改变基质YAG的结构.荧光光谱测试表明在高温空气气氛下Y2.95Al5O12:Ce4+0.05制备过程中存在Ce4+的自还原现象,一部分Ce4+被自还原为Ce3+,导致531nm黄光宽带发射.弱还原气氛下制备的Y2.95Al5O12:Ce3+0.05在紫外光照射后具有黄色长余辉,余辉时间长达35 min.热释光测试表明在Ce3+掺杂的YAG样品中存在热释发光,在弱还原气氛下制备的样品Y2.95Al5O12:Ce3+0.05的热释光随温度变化曲线上有112℃和256℃两个明显的热释光峰;而在空气气氛下制备的样品Y2.95Al5O12:Ce4+0.05的热释光随温度变化曲线上只有128℃一个明显的热释光峰.通过对比研究,热释发光主要来源于YAG基质中缺陷能级所陷俘的Ce3+.     

橙红色荧光粉Ca3Y2(Si3O9)2∶Sms3+的制备及发光性能的表征

采用高温固相法合成了Ca3Y2－2x(Si3O9)2∶2xSm3+系列荧光粉,并表征了材料的发光特性.X射线衍射图谱表明:得到的样品为纯相Ca3Y2(Si3O9)2晶体;样品的激发光谱主要来源于Sm3+的特征激发;分别采用紫外、近紫外和蓝光作为激发源,样品均发射橙红光.在402 nm近紫外光激发下,Ca3Y2(Si3O9)2∶Sm3+发射光谱主要由3个峰组成,发射峰值分别位于565 nm、604 nm和651 nm,归属于Sm3+的4G5/2→6HJ/2(J=5, 7, 9)跃迁,其中发射主峰位于604 nm处.通过时间分辨光谱测得Sm3+的4G5/2能级的荧光寿命.随着Sm3+摩尔浓度的增加,样品发光强度先增强后减弱,当x=0.02时发光强度达到最大,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用.     

PC/YAG：Ce荧光树脂的制备及光谱分析

采用熔融共混法和高温压模法制备出PC/YAG:Ce荧光树脂片,样品经减薄和抛光处理后,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)、透射光谱等测试手段进行分析。厚度为0.87 mm的样品在500~800 nm范围内的透过率约为65%。样品主相为Y₃Al₅O₁₂,在342 nm和448 nm有两个激发峰。样品的发射光谱在532 nm有一宽峰,属于Ce³⁺的5d→4f特征跃迁发射。荧光树脂片中荧光粉含量越高,样品发射强度越大,是一种适合用于白光LED封装的新型荧光材料。