橙红色荧光粉Ca_3Y_2(Si_3O_9)_2∶Sm~(3+)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402nm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565nm、604nm和651nm,归属于Sm3+的4G5/2→6HJ/2(J=5,7,9)跃迁,其中发射主峰位于604nm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.     

沉淀法制备Li~+、Na~+掺杂Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉及发光特性研究

用沉淀法制备Li~+、Na~+和Eu~(3+)共掺Gd_2O_3荧光粉,并与微波-固相法制备的样品进行了比较。通过测量该粉体的XRD、激发光谱和发射光谱,比较了样品的微观结构和讨论了不同合成条件对Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉发光特性的影响。结果显示在相同的条件下,对于未掺入Li~+的Gd_2O_3:Eu~(3+)样品比较,沉淀法制备样品的发光强度是微波-固相法制备样品的1.68倍;掺入Li~+的Gd_2O_3:Eu~(3+)样品比较,沉淀法制备样品的发光强度是微波—固相法制备样品的1.82倍。当使用草酸作为沉淀剂,掺杂浓度为Li~+(4.5 mol%)、Na~+(4.5mol%)、Eu~(3+)(4.5mol%),在800℃煅烧2h后获得样品的发光强度,是Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉的5.91倍。     

Li_2BaSiO_4:Sm~(3+)荧光粉的制备与性能研究

采用高温固相法合成Li2Ba Si O4:Sm3+荧光粉,X-射线衍射(XRD)结果表明,850oC高温制备的Li2Ba Si O4∶Sm3+为六方晶系结构,随着Sm3+掺入量增加,衍射峰向大角度方向偏移,晶格畸变增加。该材料在330~500 nm处有很强的吸收,能被近紫外光和蓝光发光二极管(LED)有效激发,当Sm3+质量分数为1.5%时发光强度最大,且I650/I607比值最小,表明Sm3+优先进入Li2Ba Si O4对称格位。在402 nm激发时,发出518、563、607、650和707 nm发射峰,其中518 nm来源于Li2Ba Si O4∶Sm3+缺陷发光,其他4个峰来源于Sm3+的4G5/2→6HJ(J=5/2,7/2,9/2,11/2)发光。由于缺陷发光,Li2Ba Si O4∶Sm3+的色坐标位于黄光区域,并分析了缺陷发光机理。     

Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er~(3+)荧光粉的制备及发光特性

用微波高温固相法合成了Er~(3+)单掺Lu_2O_3,Li~+与Er~(3+)共掺Lu_2O_3及Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er~(3+)的荧光粉。实验表明金属离子Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)、Er~(3+)掺杂Lu_2O_3,不影响Lu_2O_3的立方晶相。扫描电子显微镜测量表明,Li~+掺杂可以有效改善粉体的分散性和形貌,Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)共掺杂获得的粉体颗粒分布更加均匀,粒径范围为80～100 nm。379 nm激发下,Li~+与Er~(3+)共掺样品发光较单掺Er~(3+)样品在565 nm处的发光增强了4.5倍,而Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)与Er~(3+)共掺样品较其发光增强5.3倍。980 nm激发下,Li~+与Er~(3+)共掺样品,Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)与Er~(3+)共掺样品的发光分别比单掺Er~(3+)样品在565 nm处发光增强23倍与39倍,在662 nm处发光强度分别增强20倍与43倍。379 nm激发下,较单掺Er~(3+)的样品,掺杂Li~+的样品和Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)和Er~(3+)共掺的样品荧光寿命均有所增加,而Zn~(2+)、Er~(3+)共掺及Mg~(2+)、Er~(3+)共掺样品的荧光寿命则有所缩短。     

金属离子Li~+,Na~+,K~+,Ca~(2+),Ba~(2+)掺杂Lu_2O_3:Pr~(3+)荧光粉的制备及发光特性研究

用高温固相法制备了Lu_2O_3∶x Pr~(3+)与Lu_2O_3∶0.1%Pr~(3+),y M(M=Li~+,Na~+,K~+,Ca~(2+),Ba~(2+))荧光粉。用XRD对其结构进行表征,测量了激发光谱、发射光谱和发光衰减曲线,分析了金属离子Li~+、Na~+、K~+、Ca~(2+)、Ba~(2+)掺杂对Lu_2O_3∶Pr~(3+)样品发光强度及荧光寿命的影响。结果显示:掺杂金属离子后的样品仍为纯Lu_2O_3立方晶相结构;与Lu_2O_3∶0.1%Pr~3样品在632 nm处的发光强度比较,分别掺杂12%的Li~+、8%的Na~+、8%的K~+获得样品的发光强度提高了7.32,4.11,2.55倍,掺杂了Ca~(2+)和Ba~(2+)的样品发光强度均减弱;与Lu_2O_3∶0.1%Pr~(3+)样品荧光寿命比较,掺杂Li~+、Na~+、K~+、Ca~(2+)、Ba~(2+)获得的样品~1D_2能级荧光寿命均缩短。     

CaAlSiN_3:Eu~(2+)红色荧光粉的常压氮化制备及发光性能

本文采用纳米EuB_6和Eu_2O_3粉末为激活剂原料,提出了一步法和两步法,在常压条件下制备获得了CaAlSiN_3:Eu~(2+)红色荧光粉.对不同掺杂Eu浓度(2%—10%)的样品进行了晶体结构、形貌、发光性能的分析研究.根据能谱与X射线衍射图谱(XRD)分析可知,两步法合成的样品随Eu浓度的增加晶胞体积会逐渐增大,且样品中B的含量增加;而一步法合成的样品随Eu浓度增加晶胞体积先增大后减小,且B含量相对上面的样品含量较少,O含量却较大.另外,在460 nm蓝光激发下,两步法合成的样品(纳米EuB_6掺杂)的发射最强峰在652—680 nm范围,而一步法合成的样品(纳米Eu_2O_3掺杂)的发射最强峰只在630—637 nm范围,且前者的荧光相对强度都强于后者.结合XRD以及荧光光谱数据可以认为两种常压氮化制备方法都会让B元素引入到基质中,B的引入不但降低基质中O的含量,而且改变Eu~(2+)离子的晶体场环境从而调节CaAlSiN_3:Eu~(2+)荧光粉的发光峰位.结合绿光发射荧光粉和纳米EuB_6掺杂的Ca_(0.94)AlSiN_3:0.06Eu~(2+)荧光粉在蓝光芯片激发下可以获得色温在3364 K,显色指数可以达到91的暖白发光二极管器件.本实验采用的方法简单,避免使用昂贵复杂的气压烧结设备以及还原性气体烧结设备,有望实现工业化应用以及降低生产成本.     

Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)荧光粉的发光特性和能量传递

利用高温固相法合成Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉末,研究了Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂对Na_2CaSiO_4晶体结构的影响、材料发光特性以及存在的能量传递现象.X射线衍射结果表明Sm~(3+)和Eu~(3+)单掺及共掺样品均为单相的Na_2CaSiO_4结构,晶体结构没有改变.Na_2CaSiO_4:Sm~(3+)荧光样品在404 nm激发波长下呈现峰峰值为602 nm的橙红色荧光,来源于~4G_(5/2)→~6H_(7/2)跃迁.Na_2CaSiO_4:Eu~(3+)荧光样品在395 nm激发波长下发射出峰峰值为613 nm的红色荧光.对光谱和荧光寿命的测试和分析结果表明Sm~(3+)与Eu~(3+)之间存在能量传递,通过理论计算得到Sm~(3+)和Eu~(3+)之间的能量传递临界距离为1.36 nm,相互作用形式为电四极-电四极相互作用.随着Eu~(3+)掺杂浓度的增加,能量传递效率也逐渐提高至20.6%.     

Li~+掺杂对SrLu_2O_4∶Ho~(3+)/Yb~(3+)荧光粉上转换发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了一系列Li~+掺杂的SrLu_2O_4∶Ho~(3+)/Yb~(3+)荧光粉。Li~+掺杂并没有改变样品原有的斜方晶系结构,Li~+离子能够以替代掺杂和间隙掺杂的方式进入主晶格。适当的Li~+掺杂可以改善样品的团聚现象,颗粒粒径约为3μm。Li~+的引入还可减少高声子能量杂质基团(OH~-,CO_3~(2-)),从而减少荧光猝灭中心,增强发光。在980nm激光照射下,样品发出强烈的绿光和很弱的红光,分别归因于Ho~(3+)的~5F_4,~5S_2→~5I_8和~5F_5→~5I_8跃迁。与SrLu_2O_4∶Ho~(3+)/Yb~(3+)样品相比,Li~+的掺杂使得上转换发光强度明显增强,其原因是Li~+可以修饰Ho~(3+)周围局域晶体场的对称性。与其他碱金属离子掺杂相比,Li~+半径最小、电负性最强,导致发光强度增强最多。抽运依赖分析结果表明,绿光与红光发射均为双光子过程。     

近紫外光激发KBaGd(MoO_4)_3:Dy~(3+)荧光粉的制备及发光性能

采用溶胶-凝胶法制备了KBa Gd(Mo O_4)_3∶Dy~(3+)荧光粉,并借助于扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、激发光谱、发射光谱及荧光衰减曲线等测试手段对其形貌、结构及光谱性能进行了分析。结果显示:与高温固相反应法相比,采用溶胶-凝胶法得到的样品粒径均匀,且形状更加规则。在近紫外光(390 nm)的激发下,KBa Gd(Mo O_4)_3∶Dy~(3+)荧光粉的两个主发射峰分别位于485 nm与577 nm处,样品蓝黄比约为0.7。在KBa Gd(Mo O_4)_3基质中,Dy~(3+)离子的最佳掺杂摩尔分数为10%,引起浓度猝灭的机理是激活离子间的电偶极间相互作用。随着Dy~(3+)离子浓度的升高,样品荧光寿命缩短,且荧光衰减曲线逐渐偏离单指数变化。     

金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的发光性能

采用高温固相法制备了金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)系列荧光粉,研究了不同浓度Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的晶体结构、Lu_2O_3基质中Bi~(3+)→Ho~(3+)的能量传递规律及合成粉体的发光性质。X射线衍射结果表明Bi~(3+)、Ho~(3+)掺杂对Lu_2O_3的立方相结构没有影响。在322 nm激发波长下发射出位于551 nm处Ho~(3+)的~5S_2→~5I_8跃迁;在551 nm监测下,合成的Ho~(3+)、Bi~(3+)共掺杂Lu_2O_3荧光粉出现Bi~(3+)的322 nm特征激发峰以及Ho~(3+)的448 nm处的~5I_8→~5F_1跃迁。当Bi~(3+)掺杂浓度为1.5%时,Bi~(3+)对Ho~(3+)的能量传递最有效,比单掺Ho~(3+)样品发射强度提高了34.8倍。Lu_(98.5%-y)O_3:1.5%Ho~(3+),y%Bi~(3+)(y=1,1.5,2)样品,随着Bi~(3+)掺杂浓度增加,用980 nm激发比322 nm激发在551 nm处获得的光强分别提高了13.3倍、16.8倍、14.2倍。通过计算得到Bi~(3+)和Ho~(3+)之间的能量传递临界距离为2.979 nm,且Bi~(3+)与Ho~(3+)之间的能量传递是通过偶极-四极相互作用实现的。     

LiCaBO_3:Sm~(3+)材料的发光特性

以CaCO3(99.9%)、Li2CO3(99.9%)、Na2CO3(99.9%)K2CO3(99.9%)、H3BO3(99.9%)、Sm2O3(99.9%)为原料,按所设计的化学计量比称取以上原料,在玛瑙研钵中混合均匀并充分研磨,装入刚玉坩埚,采用固相法制备LiCaBO3:Sm3+材料;通过美国XRD6000型X射线衍射仪和日本岛津RF-540荧光分光光度计对材料的性能进行表征,所有测量均在室温条件下进行。LiCaBO3:Sm3+材料的发射光谱由三个橙红色发射峰组成,主峰位于561,602,651nm,分别对应Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2跃迁;监测602nm发射峰,得到其激发光谱由320～420nm的宽激发带组成。由激发和发射光谱看出,LiCaBO3:Sm3+能够有效地被紫外LED芯片激发,发射红色光。研究了Sm3+浓度(x)对LiCa1-xBO3:xSm3+材料发射强度的影响,结果表明:随Sm3+浓度的增大,发射强度先增强后减弱,Sm3+掺杂摩尔分数为3%时,发射强度最大,依据Dexter理论,计算得出其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用。掺入电荷补偿剂Li+、Na+和K+均提高了LiCaBO3:Sm3+材料的发射强度。     

Sr_3B_2O_6∶Eu~(3+),Li~+荧光粉的合成与发光性能

采用高温固相法合成Sr3B2O6∶Eu3+,Li+红色荧光粉,考察了激活剂Eu3+和电荷补偿剂Li+浓度对Sr3B2O6∶Eu3+,Li+荧光粉发光性能的影响。结果表明:适量掺杂Eu3+、Li+离子并不改变Sr3B2O6的结构。当Eu3+掺杂量为4%、Li+的掺杂量为8%时,在900℃下灼烧2 h可以得到发光性能最佳的Sr2.9B2O6∶0.04Eu3+,0.08Li+红色荧光粉。以394 nm的近紫外光激发时,Sr3B2O6∶Eu3+,Li+荧光粉发射出红光,对应于Eu3+的4f-4f跃迁,其中以614 nm附近的5D0→7F2跃迁发光最强,是一种有潜力用于白光LED的红色荧光粉。     

金属离子Li~+、Na~+、Al~(3+)掺杂的BaF_2∶Eu~(3+)荧光粉的制备及发光特性

采用高温固相法合成了金属离子Li~+、Na~+、Al~(3+)掺杂的BaF_2∶Eu~(3+)荧光粉体.用X射线衍射、扫描电子显微镜、光致发光光谱和荧光衰减曲线分别对其微结构、形貌、发光性能进行表征.实验结果表明,在266 nm激发下,与单掺23% Eu~(3+)样品相比,掺杂摩尔浓度为9% 的Li~+、Na~+、Al~(3+)样品的611 nm处发光强度分别提高了4.71倍、1.51倍及1.35倍.掺入Li~+或Al~(3+)后Eu~(3+)的~5D_0能级的寿命变长,Na~+的掺入使Eu~(3+)的能级寿命变短.相比BaF_2∶23% Eu~(3+)样品,9% Li~+、6% Na~+、23% Eu~(3+)共掺BaF_2样品及9% Li~+、12% Al~(3+)、23% Eu~(3+)共掺BaF_2样品的发光分别提高1.73倍和3.05倍,相应的能级寿命均增加.     

K_2ZnSiO_4∶Eu~(3+)红色荧光粉的制备及发光性能

采用高温固相法合成了适合近紫外光、蓝光激发的K2ZnSiO4∶Eu3+红色荧光粉,研究了该荧光粉的发光特性。XRD结果显示,所合成的荧光粉主晶相为K2ZnSiO4。样品的激发光谱由O2-→Eu3+电荷迁移带(200~350nm)和Eu3+离子的特征激发峰(350~500nm)组成,最强峰位于396nm,次强峰位于466nm。在396nm和466nm激发下,样品均呈多峰发射,分别由Eu3+离子的5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,其中619nm处峰值最大。增加Eu3+离子的掺杂浓度,荧光粉的发光逐渐增强。在实验测定的浓度范围内,未出现浓度猝灭现象。不同Eu3+浓度样品的色坐标均位于色品图红光区,非常接近NTSC标准。     

Li~+、Na~+和Eu~(3+)共掺Lu_2O_3的制备及发光特性研究

用高温固相法合成了不同掺杂浓度的Li~+、Na~+和Eu~(3+)共掺Lu2O3闪烁体发光材料,使用XRD进行结构表征,用扫描电镜观察了样品形貌,测量了激发光谱、发射光谱,分析了Li+、Na+和Eu3+的掺杂浓度以及温度对合成样品发光强度的影响。结果显示,Li~+、Na~+掺杂摩尔分数分别为2.5%和1%,在800℃空气中煅烧2 h制备的Lu2O3∶5%Eu~ (3+)样品的发光最强。在同样条件下,比单掺2.5%Na+的样品发光强度提高1.89倍,比单掺2.5%Li+的样品发光强度提高3.97倍,比不掺Li+和Na+的样品发光强度提高6.43倍。     

Li~+、Na~+共掺(Y_xGd_yLu_(1-x-y))_2O_3∶0.5%Pr~(3+)荧光粉的制备及发光特性研究

用高温固相法制备了Li~+,Na~+共掺(Y_xGd_yLu_(1-x-y))_2O_3∶0. 5%Pr3~+荧光粉末。用XRD对样品进行结构表征,用扫描电镜观测了样品的形貌,测量了样品的激发光谱、发射光谱及发光衰减曲线。结果显示,Li~+、Na~+和Pr~(3+)的掺杂没有引起(Y_xGd_yLu_(1-x-y))_2O_3立方晶相结构的改变。在单一基质中掺杂的Li~+、Na~+可有效改善晶粒尺寸,在复合基质中掺杂的Li~+、Na~+,不仅可以有效改善晶粒尺寸,还使得样品有陶瓷化的趋势。在272 nm激发下,粉末样品在632 nm处均呈现较强的Pr~(3+)红色发射。不同条件下,1 000℃煅烧2 h获得的(Y_(0. 05)Gd_(0. 05)Lu_(0. 9))_2O_3∶0. 5%Pr~(3+),2. 5%Li~+,1%Na~+荧光粉末的发光最强,且荧光寿命较短。     

SrAl_2B_2O_7:Dy~(3+)材料的制备及其发光性能

采用高温固相法制备了SrAl2B2O7:Dy3+发光材料.在350nm紫外光激发下,测得SrAl2B2O7:Dy3+材料的发射光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为480,573和678nm;分别和Dy3+的4F9/2→6H15/2,4F9/2→6H13/2,4F9/2→6H11/2的跃迁发射相对应;监测573nm的发射峰,得到材料的激发光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为295,325,350,365,400nm.研究了Dy3+掺杂浓度对SrAl2B2O7:Dy3+材料发射光谱的影响,随着Dy3+掺杂浓度的增大,SrAl2B2O7:Dy3+材料的Iy/Ib逐渐增大,根据Judd-Ofelt理论解释了其原因.随着Dy3+掺杂浓度的增大,Dy3+的4F9/2→6H13/2跃迁产生的573nm发射峰强度先增大,在4%时达到最大值,之后减小,其自身的浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用.不同的电荷补偿剂Li+,Na+,K+的引入均使发光强度得到提高,尤其以Li+最佳,发光强度提高了大约33%.     

草酸沉淀法制备细颗粒红色荧光粉Y_2O_3∶Eu~(3+)的发光特性

对草酸作为沉淀剂制备的细颗粒红色荧光粉Y2 O3 ∶Eu3 + 进行结构和发光特性研究 ,结果表明 :其一次粒径为 2 0～ 30nm ,团聚尺寸D50 =0 .5 3μm。该荧光粉最大激发峰位于 2 5 2 .2nm ,较微米级荧光粉 2 33nm红移了 19.2nm ;最大的发射峰位于 6 12nm ,与微米级的相比几乎没有差别。Eu3 + 离子的掺入构成了发光中心 ,其最佳掺杂的质量分数为 9% ,荧光粉发光的猝灭浓度由微米级的 6 %提高到 9%。由于纳米晶存在表面缺陷和悬挂键 ,其亮度约为微米晶的 70 %左右 ,随着团聚尺寸的增加、煅烧温度的提高和助熔剂的加入 ,荧光粉的发光强度增大。包膜能部分消除表面缺陷和悬挂键 ,提高发光亮度。荧光粉的色坐标为x =0 .6 4 79,y =0 .344 2。     

Tb~(3+)掺杂方钠石荧光粉的制备及发光性质研究

采用高温固相法制备了一系列Tb~(3+)掺杂方钠石荧光粉样品Na_8Al_6Si_6O_(24)Cl_2∶Tb~(3+)。通过XRD、SEM、荧光光谱、热猝灭分析仪对样品的晶体结构及其发光性能进行研究。样品晶粒由大小不等、形状不规则的多面体块状颗粒构成。样品在242 nm(对应于Tb~(3+)离子自旋允许的7FJ→9DJ跃迁)激发下发出单色性能较好的绿色荧光,相应的色坐标为(0.324 0,0.587 2),色纯度为87.4%,发光量子效率为0.74。随着Tb~(3+)掺杂浓度的增加,出现浓度猝灭现象。当浓度为5%时,样品的绿色荧光最强。研究结果表明,样品满足PDP器件的使用要求,可作为三基色材料中的绿色组分。     

Ca_2Si(O_(4-x)N_x):Eu~(2+)绿色荧光粉的制备及其发光性能

利用在Ca-Si-O干凝胶前驱体中添加Si3N4的方法于非还原气氛下合成了含N固溶体Ca2Si(O4-xNx):Eu2+绿色荧光粉.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及荧光分光光度计分别分析了产物的物相结构、颗粒形貌和发光性能.结果显示,Si3N4与前驱体的混合物在非还原气氛(纯氮气)下于1100℃焙烧后获得含N固溶体Ca2Si(O4-xNx):Eu2+荧光粉,特别是其中Eu3+被还原为Eu2+,产物的晶体结构与β-Ca2SiO4相一致.Ca2Si(O4-xNx):Eu2+能够被270—400 nm范围内的紫外线有效激发,其发射光谱呈宽带发射.随着N含量的增加,发射峰出现一定程度红移(501—504 nm),而且发光强度显著提高.当Eu2+浓度为0.25 mol%时发光强度达最大值,浓度超过0.25 mol%时,发光强度显著降低,出现浓度猝灭效应.