SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料发光性能与温度依赖研究

对SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料在100～500 K温度之间的发光性能进行研究.实验结果表明,材料的荧光及余辉强度在特定温度区间内呈线性变化,在热释峰所在温度范围具有较好的发光性能.其变化规律表明SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉材料内部陷阱中电子的释放包括瞬时释放和延时释放两种类型,其中电子瞬时释放进而跃迁发光是荧光的组成部分,延时释放产生的跃迁则导致余辉发光.陷阱和电子的复合与陷阱中电子释放过程均随温度升高而增强,但温度过高时会发生热猝灭.材料荧光强度与余辉强度在特定温度区间内随温度呈线性变化关系表明其可以作为一种光纤温度传感材料.     

稀土荧光粉预制品制备新工艺

分析了高温固相合成生产稀土荧光粉和湿法共沉淀预制备法生产稀土荧光粉的特点,表明通过湿法共沉淀可以在较短时间和较低温度下合成稀土荧光粉, 介绍了Y2O3∶ Eu, LaPO4∶ Ce, Tb和SrAl2O4∶ Eu2+的湿法共沉淀预制备的方法.     

紫外激发Sr1-x-yMgP2O7:xCe3+,yTb3+荧光粉的发光特性及能量传递

采用高温固相法合成了Sr1-x-yMgP2O7:xCe3+,yTb3+荧光粉.研究了荧光粉的晶体结构、发光特性、荧光寿命、能量传递机理和荧光粉的热稳定性.研究结果表明:在SrMgP2O7基质中,Ce3+的发射峰值为398nm,Tb3+的主发射峰值为545nm,它们分别属于5d-4f跃迁和5D4→7F5跃迁.Ce3+和Tb3+共掺时,Ce3+和Tb3+通过电偶极子-电偶极子相互作用发生能量传递,能量传递的临界距离为0.614nm.通过计算得到单掺杂Ce3+、Tb3+时热猝灭过程的激活能分别为0.122和0.111eV,Tb3+离子的发光热稳定性比Ce3+离子的好.     

纳米SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料的制备与性能

采用水热-均匀共沉淀法制备了纳米SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料.通过XRD、TEM、荧光光谱、热释光谱对其结构和性能进行分析.XRD结果表明所制备的SrAl2O4:Eu2+Dy3+纳米发光材料为单相,属单斜晶系.TEM测试表明纳米SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料为规则的球状粒子,粒径为50～80 nm,且分散性良好.激发和发射光谱测试表明,样品的激发光谱是峰值在356 nm 的连续宽带谱,发射光谱是峰值位于512 nm的宽带谱,与SrAl2O4:Eu2+,Dy3+粗晶材料相比,激发和发射光谱都出现了"蓝移"现象.样品的热释光峰值位于358 K,适合于产生长余辉.     

SrAl2O4:Eu,Dy发光粉的机械余辉与机械劣化研究

研究了SrAl2O4:Eu,Dy发光粉的机械余辉与机械劣化现象.结果表明,机械余辉强度与所施加的机械压力的大小及稀土掺杂离子的浓度有关.发光粉所受机械压力越大,掺杂Dy3+浓度越高,机械余辉强度越高;掺杂Eu2+浓度的变化,对机械余辉影响较小.从机械劣化研究结果可知,机械外力会导致荧光劣化和余辉劣化,而且后者总是先于前者发生.另外还对机械余辉与机械劣化机制进行了探讨,提出机械余辉是由机械能转化而来的热能将陷阱捕获的电子和空穴激发,二者复合导致发光;机械劣化是由于机械外力破坏了晶体结构,而且率先破坏晶格畸变严重的部分(包含Dy3+或空位的部分).     

Sm~(3+)掺杂(Y,Tb)AG:Ce~(3+)荧光粉的制备及光谱性能

采用柠檬酸溶胶凝胶燃烧合成法制备了一系列组成的(Y,Tb)3Al5O12:Ce3+,Sm3+荧光粉。通过X射线衍射、荧光光谱研究了不同Sm3+离子共掺杂浓度下(Y,Tb)AG:Ce3+荧光粉的晶体结构及光致发光性能。Rietveld全图拟合(Rietveld method of wholepattern fitting)结果表明:掺杂后样品仍为纯立方石榴石相,随着Sm3+离子共掺杂浓度的增加,样品的晶胞参数增大。在467 nm激发下,激发能由Ce3+离子向Sm3+离子单向传递,从而在617nm处出现红光发射。Tb3+离子取代不利于Ce3+离子与Sm3+离子的能量传递,同时Ce3+离子受更强的晶体场作用及与O2-离子间增强的共价性使发射主峰红移,Sm3+掺杂的TAG:Ce体系中,激发能由敏化剂Ce3+离子向激活剂Sm3+离子的传递路径包括5d→4f2F5/2,7/2(Ce3+)和7F6→5D4(Tb3+)到4G5/2→6H7/2(Sm3+)两部分。     

Li2SrSiO4:Ce3+,Tb3+荧光粉的发光特性及Ce3+→Tb3+的能量传递

用固相反应法合成了具有单相的Li2EuSiO4结构的Li2Sr1-x-ySiO4:xCe3+,yTb3+系列样品。荧光光谱研究表明,Li2SrSiO4:Ce3+发射很强的蓝光,最强的激发峰位于360 nm;而Li2SrSiO4:Tb3+发射很强的绿光,最强的激发激发峰位于243 nm,但在350～410 nm的激发非常微弱。在Ce3+,Tb3+共掺杂的样品Li2Sr0.99-ySiO4:0.01Ce3+,yTb3+中,观察到Ce3+对Tb3+的共振能量传递。由于Ce3+对Tb3+能量传递,Tb3+的激发光谱中出现360 nm附近的宽激发峰。控制Tb3+/Ce3+掺杂浓度比可以实现绿蓝双基色的调制。这种双基色的荧光粉有望在紫外激发的白光LED中获得应用。     

近紫外LED用绿色荧光粉Ba0.11Sr2.89-2x-2yCexTbyNax+yAlO4F发光特性及Ce3+→Tb3+之间能量传递

高温固相法合成Ba0.11Sr2.89-2x-2yCexTbyNax+yAlO4F荧光粉,并用X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)测定分析了其晶体结构及光谱性质。结果表明:当Tb3+掺杂量x=0.07时,发光强度最高,发射主峰位于545 nm,并进一步研究了Ce3+,Tb3+共掺的样品中Ce3+→Tb3+能量传递过程。其次,测试由近紫外LED(~380 nm)和三基色荧光粉(Ba0.11Sr2.89Ce0.01Tb0.07Na0.08AlO4F,BAM and Sr2Si5N8:Eu2+)封装的白光LED光电性能,其色品坐标(x=0.3223,y=0.3408),色温5500 K,显色指数为86.26。因此,Ba0.11Sr2.89-2x-2yCexTbyNax+yAlO4F可作为一种潜在的适用于近紫外LED激发的荧光材料。     

Al18B4O33:Eu,Tb单基双掺杂荧光粉的制备及发光性能

以柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法成功制备了Al18B4O33:Eu,Tb荧光粉.采用热分析仪、X射线衍射仪和扫描电镜分别对样品进行了热分析、结构和形貌分析,采用荧光光谱仪和亮度计测试样品的激发发射光谱和亮度.结果表明:前驱体先经700℃预烧,然后再于1100℃煅烧3h后,可获得粒度分布均匀、结晶性良好的Al18B4O33:Eu,Tb荧光粉;共掺杂Eu和Tb的Al18B4O33荧光粉可同时发出“三基色”所需要的特征发光;该荧光粉中同时存在Eu2+离子、Tb3+离子和Eu3+离子,在350～ 400 nm之间的紫外区域存在较强的激发峰,可被用于与紫外LED复合合成白光LED;通过研究Eu和Tb的掺杂量对荧光粉发光强度的影响发现,适量调节Eu和Tb的掺杂量可以改变Al18B4O33:Eu,Tb荧光粉的发光颜色和强度.     

Ce3+,Tb3+,Eu3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系的白色发光和能量传递机理

通过正交试验,采用高温固相法制备了Sr2-x-y-zMgSi2O7∶xCe3+,yTb3+,zEu3+系列样品.使用X射线衍射仪和荧光光谱仪表征了样品的物相和发光性质,并讨论了Ce3+-Tb3+-Eu3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系中的能量传递过程.实验结果表明,在327 nm波长激发下,所合成荧光粉的发射峰主要位于387 nm(蓝紫)、542nm(绿)和611 nm(红)处;分别以387,542和611 nm为监控波长,所得激发光谱显示荧光粉在327 nm处有最好的激发.在327 nm光激发下,系列样品发光进入白光区.最优化的荧光粉为Sr1.91MgSi2O7∶0.01Ce3+,0.05Tb3+,0.03Eu3+,其色坐标为(0.337,0.313),是一种潜在的发光二极管(LED)用白色荧光粉.     

碱土金属离子(Mg2+,Ca2+,Ba2+)掺杂对长余辉荧光粉SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光性能的影响

采用高温固相法制备了碱土金属离子(Mg2 ,Ca2 ,Ba2 )掺杂的SrAl2O4:Eu2 ,Dy3 长余辉荧光粉.XRD谱分析表明,随着基质中掺人的碱土金属离子(Mg2 ,Ca2 ,Ba2 )浓度增加,基质晶格常数也随之发生变化.Mg2 ,Ca2 和Ba2 3种碱土离子在SrAl2O4中的固溶范围分别为40%,15%和30%.光谱分析则表明在固溶范围内随着掺杂Mg3 ,Ca2 和Ba2 浓度的增大,样品的发射峰值会在480～530 nm范围出现规律性移动.适当浓度的Mg2 ,Ba2 掺杂会不同程度地提高样品的发光强度,而Ca2 的掺杂则会降低发光强度.但是碱土金属离子(Mg2 ,Ca2 ,Ba2 )的掺杂并不能延长SrAl2O4:Eu2 ,Dy3 荧光粉的余辉时间.     

基于CaBa_2(BO_3)_2中的Ce~(3+)→Tb~(3+)能量传递及光谱特性

采用高温固相法合成了Ce3+,Tb3+掺杂激活的CaBa2(BO3)2荧光粉,并对其发光特性进行了研究。观察到CaBa2(BO3)2中Ce3+对Tb3+发光的敏化现象。在367 nm紫外光激发下,单掺Tb3+时CaBa2(BO3)2不发光。当Ce3+和Tb3+共掺时,出现Tb3+的发射峰,样品发绿光,表明Ce3+对Tb3+的发光有很强的敏化作用。根据Forster-Dexter理论,分析Ce3+和Tb3+的能量传递过程,还证明在CaBa2(BO3)2:Ce3+,Tb3+中Ce3+对Tb3+的能量传递属于共振能量传递。     

喷雾热解法制备球形SrAl_2O_4:Eu,Dy长余辉发光材料

采用喷雾热解两段法制备了SrAl2O4:Eu,Dy长余辉发光材料,利用SEM、荧光长余辉亮度测试、F-4500荧光分光光度等方法分析了不同制备工艺条件下SrAl2O4:Eu,Dy发光材料的形貌、余辉性能以及光谱性能的变化。采用喷雾热解两段法可制备出余辉性能良好的球形SrAl2O4:Eu,Dy长余辉发光材料。前驱体溶液浓度、热解温度、添加剂对产物的形貌、粒度分布、发光性能有较大影响。较之高温固相法,喷雾热解法制备的SrAl2O4:Eu,Dy具有合成温度低、发光性能好、形貌好、粒度分布窄等优点。     

NaY(WO4)2:Eu3+/Tb3+/Tm3+白色荧光粉的制备与发光性能

采用溶剂热法合成了一种单一相白色荧光粉NaY(WO4)2:Eu3+,Tb3+,Tm3+.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)对制备的系列样品的物相、形貌和荧光性质进行了表征.结果表明:在荧光粉NaY(WO4)2:x％Eu3+,4％Tb3+,1％Tm3+(x=5,10,15,20)中,随着Eu3+掺入量的增加,发光从绿光区进入白光区.同时观察到Tb3+到Eu3+的有效能量传递.     

助熔剂对Y3Al5O12∶Ce荧光粉性能的影响

在还原气氛下采用高温固相反应法合成了白光LED用黄色荧光粉 Y3Al5O12∶Ce(YAG∶Ce), 研究了助熔剂对YAG∶Ce荧光粉发光特性的影响. XRD的测量结果表明加入合适的助熔剂有利于YAG∶Ce荧光粉的晶化, 并且不引入杂相. 选择BaF2和H3BO3同时使用效果要好于单独使用一种助熔剂. 助熔剂的加入可增大YAG∶Ce荧光粉的激发和发射光谱强度, 并能有效降低荧光粉的中心粒径(D50)控制粉体的粒径分布, 适用于白光LED的制造.     

空气中合成固溶体荧光粉Ba_2(Zn,Mg)Si_2O_7∶Eu~(2+),Eu~(3+),Ce~(3+)及其发光特性

采用高温固相法在空气中合成了Ba1.97-yZn1-xMgxSi2O7∶0.03Eu,y Ce3+系列荧光粉。分别采用X-射线衍射和荧光光谱对所合成荧光粉的物相和发光性质进行了表征。在紫外光330~360 nm激发下,固溶体荧光粉Ba1.97-yZn1-xMgxSi2O7∶0.03Eu的发射光谱在350~725 nm范围内呈现多谱峰发射,360和500 nm处有强的宽带发射属于Eu2+离子的4f 65d1-4f 7跃迁,590~725 nm红光区窄带谱源于Eu3+的5D0-7FJ(J=1,2,3,4)跃迁,这表明,在空气气氛中,部分Eu3+在Ba1.97-yZn1-xMgxSi2O7基质中被还原成了Eu2+;当x=0.1时,荧光粉Ba1.97Zn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu的绿色发光最强,表明Eu3+被还原成Eu2+离子的程度最大。当共掺入Ce3+离子后,形成Ba1.97-yZn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu,y Ce3+荧光粉体系,其发光随着Ce3+离子浓度的增大由蓝绿区经白光区到达橙红区;发现名义组成为Ba1.96Zn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu,0.01Ce3+的荧光粉的色坐标为(0.323,0.311),接近理想白光,是一种有潜在应用价值的白光荧光粉。讨论了稀土离子在Ba2Zn0.9Mg0.1Si2O7基质中的能量传递与发光机理。     

Sr2MgSi2O7∶Tb3+，Li+荧光粉的合成和发光机理

采用高温固相法合成Sr2-mMg1-nSi2O7∶mTb3+,nLi+(m=0.03~0.50,n=m)系列荧光粉。使用X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品的物相和发光性质进行了表征。在377 nm紫外光激发下,荧光粉的发射光谱呈多谱带发射,主峰位于490 nm,542 nm,590 nm和613 nm处,分别对应于Tb3+的5D4→7FJ(J=6,5,4,3)跃迁发射。调节Tb3+离子掺杂浓度,可实现荧光粉的发光颜色从蓝到白、黄、绿的可调发射;名义组成为Sr1.95Mg0.95Si2O7∶0.05Tb3+,0.05Li+的荧光粉在紫外光(377 nm)激发下发白光,其色坐标(0.322,0.317)接近纯白光(0.33,0.33),是一种潜在的LED用单基质白光荧光粉。     

SrAl2B2O7:Eu3+的发光性能和电子结构研究

采用固相法合成了SrAl2B2O7:Eu3+系列荧光粉,研究了它们在紫外和真空紫外激发下的发光性能.紫外激发下,SrAl2B2O7:Eu3+的最强发射峰位于610 nm附近,具有较高的发射镁度和较好的色纯度,但是在真空紫外激发下,其发光强度却比较弱.通过分析SrAl2B2O7:Eu3+的激发光谱与基质晶体的电子结构计算结果,对该现象进行了解释.第一原理的模拟计算表明,Ba2+的掺杂可以使SrAl2B2O7的带隙变宽,由此推论Ba2+的掺杂可以提高SrAl2B2O7:Eu3+样品在真空紫外激发下的发光强度.本研究的实验结果也证实了这一推论.     

新型荧光粉Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+，Na+的合成和红色长余辉性质

采用溶胶-凝胶法合成了Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+荧光粉.通过X-射线衍射和荧光光谱表征样品的物相组成和发光性质.X射线衍射(XRD)分析表明添加适量的H3BO3作助熔剂有利于形成良好的Ca2Zn4Ti16O38晶体结构.荧光光谱表明Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+在可见光区(450～495 nm)呈现Pr3+离子的4f→4f厂特征激发光谱以及613 nm(1D2→3H4)和644 nm(3P0→3F2)特征发射.Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+被可见光(475 nm)激发产生的(3P0→3F2)(644 nm)红色发射呈现出极慢的衰减特性.Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+是一种新型的可见光激发红色长余辉荧光粉.     

X射线激发Pr~(3+)掺杂(La,Y)PO_4的UVC发光及余辉特性

采用高温固相法成功合成了纯相的LaPO_4:Pr~(3+), YPO_4:Pr~(3+)以及YPO_4:Bi荧光粉,通过XRD对样品进行物相分析表明,磷酸镧为单斜相晶系,磷酸钇为四方晶系。分别探究了在X射线激发下的UVC发光性质以及在X射线激发后的UVC余辉性质,发现这3种荧光粉在X射线激发下都具有强烈的UVC发射,发现在X射线激发后YPO_4:Pr~(3+)和YPO_4:Bi荧光粉都具有UVC余辉发射,其中, YPO_4:Pr~(3+)荧光粉的UVC余辉可持续5 min以上,而YPO_4:Bi荧光粉的UVC余辉可持续1 h以上。单独对YPO_4:Pr~(3+)荧光粉进行了热释发光分析,并估算出其陷阱距离导带的位置,对其产生UVC余辉的机制进行了系统的描述和解释。