燃烧法合成掺锰高铝酸钙红色荧光粉的研究

以脲素为燃烧剂,采用燃烧法在较低引发温度下快速合成了CaAl₁₂O₁₉∶xMn4+发光粉体。采用正交分析法考查了煅烧温度、Mn4+掺杂量、燃烧剂用量和煅烧时间等合成条件对荧光粉发光强度的影响。实验结果表明：煅烧温度1 200 ℃,Mn4+掺杂量2%,燃烧剂/CaAl₁₂O₁₉摩尔比为50∶1, 煅烧时间5 h为最佳合成工艺,制得的荧光粉的发射强度为95.8。该荧光粉由于Mn4+的2E—4A₂跃迁,在643和656 nm呈现强红色发光,其中656 nm为最大发射峰;在470 nm处的最大激发峰是属于Mn4+配位场的4A₂—4T₂跃迁,470 nm激发峰可以与LED芯片的465 nm发射相匹配。     

PDP用发光材料的研究进展

目前,商用PDP三基色荧光粉主要为红色(Y,Gd)BO₃:Eu³⁺,绿色Zn₂SiO₄:Mn²⁺、BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺或(Gd, Y)BO₃:Tb³⁺,蓝色BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺。然而,以上3种荧光粉均存在发光效率低的问题;另外,(Y, Gd)BO₃:Eu³⁺的色纯度较差,Zn₂SiO₄:Mn²⁺和BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺的衰减时间较长,(Gd,Y)BO₃:Tb³⁺亮度不足,BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺的稳定性较差,这些因素在一定程度上制约了其发光和显示性能。本文总结了目前红、绿、蓝三种发光材料的真空紫外发光机理以及发光性能改进的研究进展,同时,对目前开发新型PDP用发光材料的研究也进行了介绍。     

CaAl2O4:Eu2+,Nd3+纳米粉体的合成与发光性质

采用溶胶-凝胶法制备了CaAlO4：Eu^2＋,Nd^3＋纳米粉体发光材料。利用DTA,TG,XRD,SEM,光谱分析等手段对样品进行了结构和性能分析。实验结果表明,800℃烧结的样品形成已CaAl2O4晶相,样品平均晶粒尺寸为20～40nm,与CaAlO4：Eu^2＋,Nd^3＋粗晶材料相比,样品的发光光谱发生了“蓝移”,热释光峰值向高温移动了96℃,且曲线形状变宽,发光衰减是由初始的快衰减和随后的慢衰减构成,发光余辉时间5h。     

一种新型红色荧光粉CaAl12O19： Eu,Mn的制备及发光性能

固相法制备了碱土金属铝酸盐荧光粉CaAl₁₂O₁₉ : Eu,Mn,测试了样品的XRD及激发与发射光谱,对样品的结构及其发光性能进行了分析,并且考察了灼烧温度及Eu³⁺的浓度对样品发光性能的影响,对Eu³⁺的作用机理进行了探讨。 该荧光粉能被波长短于550 nm的蓝绿光以及紫外和近紫外光激发,其发射光谱峰值在590,615,645,657 nm,其中前两个为Eu³⁺的特征发射,后两个为Mn⁴⁺的²E-⁴ A₂跃迁发射。该荧光粉的最佳烧结温度与时间分别为1 550 ℃和4 h,Eu³⁺的最佳掺杂摩尔分数为0.11%左右。     

MgF2:Mn2+合成及发光

本文首次报导了采用碱式碳酸盐和氟化铵一步合成MeF2:Mn2+长余辉材料新方法。研究了各种条件和Mn2+浓度对荧光粉的影响,所得到的MgF2:Mn2+发射为橙红色,主峰在590nm,色度值为x=0.559,y=0.438,余辉大约200ms。荧光粉呈现均匀圆球状的颗粒,属于四方晶系。     

结构稳定的高质量荧光材料CaAl4O7：Tb^3＋,Ce^3＋

在本文中制作了CaAl4O7:Tb^3 ,Ce^3 新荧光材料。烧结温度为1300℃,烧结环境为N2＋5％H2还原气。TEM实验结果表明样品的粒度小于1μm。X－射线和HRTEM实验证实,样品的晶格点阵十分规则,而且没有发现掺杂和助溶剂对基质结构的影响,表现出十分好的材料质量。光学实验观测到对应于Tb^3 离子的^5D4到^7FJ(J=6,5,4,3)的跃迁发射峰在485,545,590和630nm。CaAl4O7:Tb^3 ,Ce^3 降低了基质结构的不确定性,同时保持了Tb^3 发光中心的特性。     

锗酸锌锰荧光体发光学与荧光瞬态衰减研究

制备一系列锗酸锌锰荧光体,并探讨其发光特性、瞬态荧光衰减与色度值与所掺杂锰离子含量之间的相互关系.本系列荧光体锰离子发射峰波长,随Mn²⁺含量由0增加0.05,由527nm红移至534nm.实验表明这可能与Mn²⁺所占据的四面体格位,遭扭曲而导致晶场强度变弱有关.本系列荧光体的CIE色度坐标值,则随所掺杂Mn²⁺含量,仅有微小改变.锗酸锌锰荧光体瞬态荧光衰减的研究结果表明:锗酸锌基质的衰减生命期在纳秒范围;随Mn²⁺掺杂量增加,在毫秒范围的锰离子荧光衰减生命期逐渐缩短.此现象可能与Mn²⁺-Mn²⁺离子对中,Mn²⁺的自旋交换相互作用有密切关系.     

Mg~(2+)掺杂锰酸锂的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法对Mg~(2+)掺杂锰酸锂的晶格常数与能带结构、态密度、键布居进行计算和分析,计算结果表明:掺杂Mg~(2+)后将会促使Mn、 O原子的电荷重新分布且其相互作用加强,能带带隙减小,费米能级附近的带数增加,费米能由-1.29 eV增加到-1.02 eV, Mn、 O、 Mg在总态密度中贡献比较大,锂离子贡献比较小且峰型尖锐局域化严重,提高了Li~+的扩散效率, Mn—O键变短,共价性增强,形成的共价键较稳定,其相互作用形成的骨架较稳定不易坍塌.从而提高了材料的循环充放电性能和电池使用寿命.     

Mn2+激活六角铝酸盐CeMgAl11O19-SrAl12O19固溶体的光谱学性质

本文研究(1-x)CeMgAl11O19-xSrAl12O19:Mn2+固溶体光谱学性质。Mn3+在固溶体中的荧光光潜由516nm绿色发射带和630-685nm红色发射带组成。前者归于占据4f格位的四面体Mn2+(g)离子,后者归于位于20格位的八面体Mn2+(r)中心。Mn2+(r)红色发射带随SrAl12O19含量增加而短移,x=0时,为685nm,x=0.8时,短移为630nm。固溶体中Ce3+-Mn2+(g和r)和Mn2+(g)-Mn2+(r)存在能量传递。荧光衰减分析表明,Mn2+(g)-Mn2+(r)能量传递是一种电偶极-电偶极相互作用的直接能量传递。随着固溶体中SrAl12O19含量的增加,Mn2+(g)-Mn2+(r)能量传递几率降低,临界距离R0减小。当x=0.8时,Mn2+(g)-Mn2+(r)传递消失。与之相反,Ce3+-Mn2+(g)能量传递则随SrAl12O19量的增高而加大。当x=0.8时,固溶体0.2CeMgAl11O19-0.8SrAl12O19:Mn2+中Ce2+-Mn2+(g)传递几率仅略低于商用荧光粉CeMgAl11O19中Ce3+-Tb3+传递几率。这类固溶体是有效的绿色发射荧光体。Mn2+格位(4f和2a)的晶场强度10Dq和Racah参数比C/B随SrAl12O19增加而呈减小趋势。本文表明,固溶体结构的镜面层对晶体光谱性质有大的影响。     

一种新型Ca3Mg3Si4O14:Eu2+绿色荧光粉的制备及其性能研究

采用CaCO3,MgO,SiO2,Eu2O3原料,通过高温固相法制备了Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉.通过XRD图谱和PL光谱图,研究了Eu的掺杂浓度与助溶剂(NH4Cl,BaF2)对Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉结构、发光性能和热稳定的影响.XRD图谱对比结果表明,制备的Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉XRD图与理论计算得到的图谱几乎一致.Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉在360～450 nm有很强的激发强度,并且在440 nm激发下发射峰值波长为530 nm的发射光.随着Eu2+离子浓度的增加,发射光谱出现了红移,且在Eu2+离子浓度约为6％时发生了浓度猝灭现象.当添加NH4Cl和BaF2作为助溶剂,Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉的发光强度有一定提高.与未添加助溶剂的Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉的发光强度相比,添加NH4Cl助溶剂后发光强度增加了70％.此外,当温度升高至150 ℃时,Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉和商用绿色荧光粉的发光强度分别降低了7.6％和14％,表明Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉具有良好的热稳定性.这些发光性能均表明Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉是是一种可应用于固态照明的有前景的绿色荧光粉.     

(Eu2+,Nd3+): CaAl2O4的长余辉发光及机理的研究

采用高温固相反应法制备了Eu²⁺: CaAl₂O₄、(Eu²⁺,Nd³⁺): CaAl₂O₄, 等系列材料.测量了其激发、发射光谱及余辉衰减曲线.分析了掺杂稀土离子对长余辉发光的作用.并对其发光机理进行了深入地探讨.     

Influence of Mg on luminescence efficiency and charge compensating mechanism in phosphor CaAl12O19:Mn

Synthesized by a modified solid state method in air and mixed with MgO, the red phosphor of CaAl₁₂O₁₉:yMn⁴⁺ (y=0.001-1.5%) enhanced its photoluminescence efficiency by 3.5 times. The influence of MgO on crystal phases, luminescence intensity and spectral characteristics of the composition modified phosphor has been investigated by spectroscopic experiments and luminescence decay measurements. It is observed that the decay time of Mn⁴⁺ luminescence prolongs linearly with increase of MgO in the composition, indicating that the excitation energy transfer and non-radiative relaxation between Mn⁴⁺-Mn⁴⁺ pairs decrease. The presence of Mg²⁺ leads to a transformation of Mn⁴⁺-Mn⁴⁺ pairs connected with interstitial O²⁻ to isolated Mn⁴⁺ ions and therefore eliminates energy transfer and provides charge compensation as well.     

BaAl_(12)O_(19):Mn~(2+)和YPO_4:Tb~(3+)共混对等离子绿色发光体发光性能的改善

等离子体平板显示用绿色发光粉主要有硅酸盐(Zn2S iO4∶Mn2+)、铝酸盐(BaA l12O19∶Mn2+)、磷酸盐(YPO4∶Tb3+)和硼酸盐(YBO3∶Tb3+)4种体系。前两者具有量子效率高、色纯度好等优点,然而抗真空紫外辐照能力差,发光衰减时间长;Tb3+激活的磷酸盐和硼酸盐体系具有适宜的发光寿命,抗真空紫外辐射能力强,然而Tb3+的发射光是黄绿色,色纯度不够好,且发光亮度相对较弱。按一定的混合比率使BaA l12O19∶Mn2+和YPO4∶Tb3+均匀混合,组合这两种体系绿色发光粉各自的优点,优化了等离子体平板显示用绿色发光粉的整体性能。     

CaAl2X2(X=C,Si,Ge)的稳定性、电子结构和力学性质研究

由于AB2X2类型的材料在储能、催化、超导、发光等领域都有着潜在应用价值,因此得到了广泛关注。本文通过第一原理方法计算分析了CaAl2X2(X=C,Si,Ge)的材料声子谱、电子结构、力学性质和硬度,其主要结果为：材料晶格常数的计算结果和实验值都与理论结构符合的很好;CaAl2C2和CaAl2Si2材料的声子谱没有出现虚频,表明这两种材料在热力学及动力学上是稳定的;计算的材料的能带结构表明,CaAl2Si2和 CaAl2Ge2具有金属特性, CaAl2C2具有较小带隙的间接半导体材料。这类材料的金属特性,热稳定性及力学各项异性特征对于其作为二次电池活性电极有着重要影响,因此本文的研究结果可为相关领域的研究提供较好的理论依据及参考。     

用EPR谱研究ZnS:Mn、Cu的Mn2+团形成和它对发光特性的影响

Mn2+浓度C(0.5%,0.6%)相同,而煅烧温度不同的DCEL ZnS:Mn、Cu粉未样品的EPR谱是不同的.用微机模拟EPR谱,计算出Mn2+团所占Mn2+的比例Cc/C.煅烧温度低于950℃时,Mn2+团比例随锻烧温度升高而减少,煅烧温度高于950℃时,六角晶相比例和Mn2+团比例同时随锻烧温度的升高而增加.分析表明,六角晶相有利于Mn2+间的间接电子自旋交换作用,在相同的掺Mn、Cu浓度条件下,对比立方晶相,它将使更多的Mn2+形成团,使材料的发光亮度降低.文中还讨论了锻烧DCEL ZnS:Mn、Cu材料的最佳温度问题.     

ZnAl2O4：Mn薄膜的阴极射线发光特性的研究

采用喷雾热解法在铝矽酸盐陶瓷基底上合成了过渡族金属离子锰(Mn2 )掺杂的铝酸锌(ZnAl2O4)发光膜,研究了ZnAl2O4∶Mn膜在中至低电子束电压(<5 kV)激发下的阴极射线发光特性。生成的ZnAl2O4∶Mn膜在退火温度高于550℃时发出峰值位于525 nm的绿光,是由Mn2 的4T1→6A1跃迁引起的。测量了ZnAl2O4∶Mn膜阴极射线发光的色坐标和色纯度,其色坐标为x=0.150,y=0.734,色纯度为82%。ZnAl2O4∶Mn膜的阴极射线发光亮度和效率依赖于激发电压和电流密度。随着电流密度的增加,观察到了亮度饱和现象。在激发电压为4 kV、电流密度为38μA.cm-2的条件下,ZnAl2O4∶Mn薄膜的亮度可达540 cd.m-2,效率为4.5 lm.W-1。     

Fine structure in the low temperature luminescence of Zn2SiO4:Mn and Mg4Ta2O9:Mn

The luminescence of powder samples of the well-known green-emitting Zn₂SiO₄:Mn and the red-emitting Mg₄Ta₂O₉:Mn phosphor shows a considerable fine structure at 4° K in appropriately prepared samples containing a sufficiently low Mn concentration. For (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄ (0.0005?x?0.05) two sharp lines were found which are interpreted as due to zero phonon transitions between the ⁴T₁ and ⁶A₁ levels of Mn²⁺ ions on the two crystallographically different zinc sites. The remaining structure is ascribed to vibronic sidebands. The decay times of the luminescence bands associated with the two sites differ; they are 12 and 15 ms for the high and low energy bands respectively. The experimental results of Vlam are confirmed by our data. In addition some (Zn_1-yBe_y)₂SiO₄:Mn (0.025? y ?1) samples were investigated. In Mg₄Ta₂O₉:Mn two zero phonon lines could be identified, indicating that in this material Mn²⁺ is distributed over two inequivalent Mg sites. Most of the phonon replicas were found at intervals of 15 meV. Raman scattering experiments showed that this energy corresponds to one of the lattice vibrations. The decay time of this luminescence band is 1.0 ms.     

Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用高温熔融法制备Ce~(3+)或Tb~(3+)单掺和Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明:在紫外光的激发下,Tb~(3+)掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm),而Ce~(3+)掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃,在紫外光和X射线激发下均观察到Ce~(3+)离子敏化Tb~(3+)离子发光的现象,这是由于存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量转移。Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%,此时Ce~(3+)离子向Tb~(3+)离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下,Ce_2O_3摩尔分数为0.2%的Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi_4Ge_3O_(12)(BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍,积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%,这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。     

五磷酸铈、锰晶体的发光

本文用蒸发溶液法生长了一系列CeP5O14:Mn晶体,测定了它们的组成和结构.测定了晶体的吸收光谱,激发光谱和发射光谱,观察到Ce3+→Mn2+之间的能量转移和在此体系中锰离子在545nm附近和665nm附近两个波段同时进行发射,并随着锰含量的增加,665nm的荧光强度下降而545nm的强度增加.     

Disordered ground state and magnetic field-induced long-range order in an S=3/2 antiferromagnetic honeycomb lattice compound Bi3Mn4O12(NO3)

Bi3Mn4O12(NO3), in which the Mn4+ ions carry S=3/2, is the first honeycomb lattice system that shows no long-range magnetic order. Using neutron scattering, we have determined that short-range antiferromagnetic correlations develop at low temperatures. Applied magnetic fields induce a magnetic transition, in which the short-range order abruptly expands into a long-range order.