基于 Eu~(3 +)还原制备 Eu~(3 +)-Eu~(2 +)共存发光材料的研究进展

稀土Eu元素因其优良的光学特性常被作为激活离子广泛应用于无机发光材料中。激活离子的发光性质由自身的价态决定,同时受基质晶体结构影响。不同价态的Eu离子呈现不同的光学特性,当二者共存时有可能得到单一基质的白光。本文主要综述近几年Eu~(3+)-Eu~(2+)共存于铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐及硼酸盐基质中的荧光性能、Eu~(3+)的还原条件及还原机理。     

Y~(3+)掺杂对Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)系列荧光粉,研究Y~(3+)离子掺入对荧光粉发光性能的影响。对于Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入主要起到稳定Eu~(2+)价态的作用,避免Eu~(2+)氧化为Eu~(3+),从而提高Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+)的发光性能。对于Ca Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入除了稳定Eu~(2+)价态作用外,还能有效减小Eu~(2+)取代Ca~(2+)后晶格膨胀引起的应力,提高Eu~(2+)在晶格中的溶解度。Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)(x=0,0.15,0.3,0.6,0.75,0.95)系列荧光粉中随着Ca含量的增加,共掺Y~(3+)离子对样品发光强度的提高程度也随之增加(20%~80%)。     

白光LED用红色发光粉LiGd(MoO_4))2:Eu~(3+)的制备和发光特性

采用高温固相法制备了LiGd1-xEux(MoO4)2钼酸盐红色发光粉,利用XRD和发光光谱技术对粉体进行了性能表征。结果表明:该系列发光粉均为四方晶系的白钨矿结构,能够被近紫外光(395nm)有效激发,产生Eu3+的5D0→7F2特征跃迁红光发射(616nm)。x=0.4时,即LiGd0.6Eu0.4(MoO4)2样品的发光强度超过商用红粉Y2O2S:Eu3+发光强度的5倍,虽然比未加入Gd样品LiEu(MoO4)2的发光强度略低,但LiGd0.6Eu0.4-(MoO4)2样品的组分中却减少了60%的Eu用量,明显降低了原料成本,更具实用价值,有希望成为白光发光二极管的红色发光材料。     

近紫外激发白光LED用Eu~(3+)、Sm~(3+)掺杂Y_2MoO_6荧光粉的合成及发光性质

本文采用溶胶-凝胶法分别制备了Eu~(3+)和Sm~(3+)掺杂Y_2MoO_6荧光粉。产物的结构、形貌和发光性质分别通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、发射光谱(PL)、激发光谱(PLE)及荧光寿命谱(Lifetime)等进行了表征。XRD证实产物为纯相单斜结构,空间群C2/c,SEM照片显示两种体系尺寸均在亚微米量级。激发光谱显示两种体系均能有效吸收近紫外波段光,并表现出良好的红色、橙红色发光性能。同时,深入研究了其发光机理、浓度淬灭效应及色度坐标。该系列荧光粉将在近紫外激发白光LED中有着潜在的应用价值。     

白光LED用红色荧光粉Gd_2Mo_3O_9∶Eu~(3+)的制备及表征

利用Na2CO3作为助熔剂,采用高温固相反应方法制备了三价铕离子激活的Gd2Mo3O9红色荧光粉。利用XRD和荧光光谱,研究了助熔剂的量、制备时的温度以及激活剂Eu3 的浓度对荧光粉的晶体结构和发光性能的影响。测试结果表明,这种新型的荧光粉可以被紫外光280nm,近紫外光395nm和蓝光465nm有效激发,发射主峰位于613nm,并且证明Eu3 离子在晶体结构中占据了非反演对称中心的位置。395,465nm的吸收与目前广泛应用的紫外和蓝光LED芯片的输出波长相匹配。因此,这种荧光粉是一种可能应用在白光LED上的红色荧光粉材料。     

白光LED用Ca_8Mg(SiO_4)_4Cl_2:Eu~(2+),Dy~(3+)发光粉的发光性能

采用高温固相法合成了白光LED用Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu和Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Dy绿色发光粉。研究发现:共掺Dy可以明显地提高Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu发光粉的发光性能,表明Dy3+和Eu2+之间存在着能量传递过程。当Dy3+的最佳掺杂摩尔分数为0.02时,发光粉505nm处绿光发射的强度约提高12%。通过对Dy3+和Eu2+光谱特性的分析,Dy3+和Eu2+之间的能量传递机制可归因于无辐射交叉弛豫。     

Li~+掺杂Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉材料的发光性能

采用高温固相法制备Li+掺杂Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+长余辉材料,对样品进行X射线衍射、扫描电镜、激发光谱、发射光谱、余辉衰减曲线和热释光曲线表征,研究了Li+掺杂对Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+发光性能的影响。实验结果表明:Li+掺杂对样品激发光谱和发射光谱的峰形、峰位基本没有影响,但是能改善样品的余辉性能。与未掺杂Li+的样品比较,Li+掺杂摩尔分数为2.5%样品的初始发光强度提高了1.5倍,余辉衰减常数提高了1.6倍。通过热释光曲线表征分析陷阱数量并计算了陷阱深度,分析表明,掺杂Li+能增加基质中氧空位的数量,适量增加陷阱深度,从而提高材料的发光性能。     

Eu~(2+),Cr~(3+)共掺杂SrAl_(12)O_(19)发光体的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备了Eu2+,Cr3+单掺杂及共掺杂的SrAl12O19发光体,研究了它的发光性质和能量传递动力学过程。Eu2+的5d→4f发射峰位于400 nm,与Cr3+位于350~450 nm波长范围的4A2→4T1的吸收带有显著的光谱重叠,有利于Eu2+→Cr3+的能量传递发生,从而将来自于Eu2+离子的紫光转换为Cr3+的深红光发射。在共掺杂的样品中,当激发Eu2+时观察到Cr3+离子的2E→4A2红色线谱发射。当监测该红色线谱发射时,激发光谱中包含有Eu2+的吸收,证明了在SrAl12O19体系中Eu2+→Cr3+能量传递的存在。能量传递导致Eu2+的荧光寿命随Cr3+浓度的增加而缩短,计算表明能量传递效率随Cr3+浓度增加而提高,当Cr3+浓度为5%时能量传递效率可达到50%。     

紫外激发的LiCaPO_4:Eu~(2+)蓝色发光粉的发光特性

采用高温固相法合成了LiCaPO4:Eu2+蓝色发光粉,并对其发光特性进行了研究。该发光粉发射峰值位于470nm,属于Eu2+的4f65d1→4f的特征跃迁发射,与结构相似的LiSrPO4:Eu2+和NaBaPO4:Eu2+相比其峰值有明显红移。Eu2+在LiCaPO4晶体中可被250～440nm光有效激发,这与紫外发光二极管的发射光谱(350～410nm)匹配。考察了Eu2+的掺杂浓度对发光强度的影响,最佳掺杂摩尔分数为5%,摩尔分数超过5%后发生猝灭现象。浓度猝灭机理为电多极-电多极的交互作用。LiCaPO4:Eu2+是适合UV-LED管芯激发的白光发光二极管用高亮度蓝色发光粉。     

通过改变基质阳离子半径使O~(2-)→Eu~(3+)电荷迁移带红移

采用高温固相法在1 300℃合成了A_(0.98)Nb_2O_6∶Eu_(0.02)(A=Ca,Sr,Ba)荧光粉。X射线衍射(XRD)的结果表明烧结后得到的产物为纯相。利用稳态荧光光谱(PL)和漫反射光谱(DRS)对A_(0.98)Nb_2O_6∶Eu_(0.02)(A=Ca,Sr,Ba)的发光性质进行了研究。结果表明A_(0.98)Nb_2O_6∶Eu_(0.02)(A=Ca,Sr,Ba)荧光粉可以发射Eu~(3+)的特征红光,光强度按Ca Nb_2O_6Sr Nb_2O_6Ba Nb_2O_6从大到小排列。激发光谱中可以观察到Eu~(3+)离子的电荷转移跃迁(CT)和f-f跃迁吸收。其中CT吸收峰因基质阳离子半径的增大而发生了较大程度的红移,从270 nm红移到了330 nm。     

掺铕钼酸钆荧光粉的制备与发光性能分析

通过共沉淀法制备了红色荧光粉Gd_2-xEu_x(MoO₄)₃,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱对所制备的样品进行结构表征分析,讨论了不同掺杂量下合成的荧光材料的发光性质。研究结果表明:所制备的Gd_2-xEu_x(MoO₄)₃红色荧光粉的三处激发峰分别位于394,465,534 nm。发射光谱中在589 nm和613 nm处有很强的发射峰,其中最强发射峰位于613 nm左右,与Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁对应。随着Eu³⁺掺杂量的增加,所合成的荧光粉的发光强度逐渐增强。在三组实验结果中,Gd_1.4Eu_0.6(MoO₄)₃(x=0.6)的发光强度最强。     

Eu3+激活硼酸盐基质新型红色荧光粉的制备及发光性能

采用传统高温固相反应法制备了一种新的白光LED用红色荧光粉LiLa2 O2 BO3:Eu3+,并对其晶体结构及发光性能进行了系统研究.XRD分析证实Lila2BO3晶体能够稳定存在,并利用Le Bail模型计算得到其晶胞参数.荧光光谱证实:Eu3+离子在LiLa2O2BO3晶体中占据非反演对称中心格位,该系列荧光粉在紫...     

白光LED用蓝绿色荧光粉Sr1-xBax Al2O4:Eu2+的发光性质

采用高温固相法在还原气氛中合成Sr1-xBaxAl2 O4:Eu2+荧光材料.XRD显示,当钡掺杂量x＜0.4时,对应样品主要为单斜SrAl2 O4晶体结构;当x≥0.4时,对应样品主要为简单六方BaAl2 O4晶体结构.在360nn激发下,样品的发射光谱随x的增加由单一的绿光发射(λmax=516nm)逐渐转变为蓝绿...     

Dy含量对红色长余辉发光材料Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+红色长余辉发光材料,利用X射线衍射仪对材料的物相进行了分析,结果表明,1200℃下制备的样品的物相为Sr3Al2O6,少量的Eu和Dy掺杂没有影响样品的相组成.采用荧光分光光度计、照度计测定了样品的发光特性.结果表明Sr3Al2O6:Eu2+和Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+的激发光谱均为激发峰位于473 nm的宽带谱.Sr3Al2O6:Dy3+的发射峰位于530.1 nm,对应于Dy3+代替Sr2+位置后基质中形成的施主-受主对Dy·Sr-V″Sr的重新组合.Sr3-0.02-yAl2O6:0.02Eu2+,yDy3+(0相似文献   

SrIn2O4:Sm3+红色荧光粉的发光特性

采用燃烧法合成了SrIn2O4:Sm3+红色荧光粉并研究了其发光性质.发射光谱由位于红橙区的3个主要荧光发射峰组成,峰值分别为568,606,660 nm,对应Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2特征跃迁发射,其中606 nm的发射最强.激发光谱包括峰值位于323,413 n...     

白色长余辉材料CaxMgSi2O5+x：Dy3+系列的发光性能

制备并研究了一系列具有白色长余辉的钙镁硅酸盐材料,Ca_xMgSi₂O_5+x:Dy³⁺(x=1,2,3)。在紫外激发的发射谱中观察到来自Dy³⁺的4f组态内发射:对应⁴F_9/2→⁶H_15/2跃迁的蓝色发射(480nm)以及对应⁴F_9/2→⁶H_13/2跃迁的黄色发射(575nm)。低压汞灯(254nm)辐照后产生的长余辉光谱成分与发射谱相同,蓝光与黄光的混合组成白色光。对所研究的大部分样品,白色长余辉发射持续时间超过1h。研究了发射光强度对Dy³⁺浓度的依赖以及黄光与蓝光强度比与Dy³⁺掺杂浓度之间的关系,发现不同的基质有不同Dy³⁺浓度的依赖关系。室温以上的热释光谱表明所研究材料在室温以上具有丰富的热释光峰,因此有潜力进一步改善其长余辉性能。结合实验结果和以往研究,简要讨论了这一类材料的陷阱来源和长余辉发射机理。     

Sr3SiO5:Eu2+材料光谱特性研究

采用高温固相法制备了用于白光LED的Sr3SiO5:Eu2+材料.研究了合成温度及Sr/Si对样品光谱特性及结构的影响.结果显示,随合成温度的升高或Sr/Si的减小,样品的主发射峰均产生了明显的红移,同时,样品的晶体结构也受到了影响.利用InGaN管芯激发Sr3SiO5:Eu2+材料,表现出显色性较好的白光发射光谱,色坐标为(x=0.348,y=0.326).     

三价镧系离子掺杂的Cd3Al2 Ge3O12的长余辉发光

系统地研究了三价镧系离子在Cd3Al2Ge3O12基质中的长余辉发光。总结了余辉性能与激活离子电负性的关系。研究发现该体系中易失电子的激活离子产生的余辉效果较好。在254nm紫外光激发下,基质和所有镧系离子(Pm除外)掺杂的样品都有发光和余辉。按照发光和余辉性质的不同可以将激活离子分为三类：Pr^3 、Tb^3 和Dy^3 等是有特征余辉发光的离子;Eu^3 和Sm^3 等是有特征发射,但没有特征余辉发光的离子;Ce^4 、La^3 、Nd^3 以及其他是没有特征发光的镧系离子。长余辉的产生是由缺陷引起的。由于Cd^2 离子在高温下容易挥发,基质中存在大量的Cd^2 离子空位,这种空位可以作为俘获电子的陷阱。同时为了补偿Cd^2 所产生的正电荷,在Cd^2 离子空位周围会有相应的负离子空位产生,比如氧离子空位。这种补偿作用的存在使得基质本身的缺陷种类和数量十分丰富,使得该体系的余辉性能比较优越。     

可用于白光LED的红色荧光粉NaGdTiO4:Eu3+的制备及光学性质

采用高温固相反应法制备了NaGdTiO4∶Eu3+红色荧光粉.利用X射线衍射和荧光光谱对NaGdTiO4∶Eu3+粉末进行了表征,研究了TiO2含量和Eu3+掺杂摩尔分数对粉末晶体结构和发光性能的影响.当TiO2的量在当量反应基础上增加50%时,制得了单一正交相NaGdTiO4.荧光光谱测试结果显示,样品在紫外区存在强...     

ZnO量子点的制备及其在白光LED中的应用

利用湿化学方法制备合成Zn O量子点,通过改变合成条件(反应时间、反应物浓度、反应温度)对量子点的尺寸及发光性能进行调控。利用透射电子显微镜、吸收光谱、荧光光谱等表征手段,探讨了合成条件对Zn O量子点光学性质的影响,并优化出适用于构建白光LED器件的最佳合成条件。研究结果表明,在反应温度为20℃、反应时间为3 h、前驱体Zn(OAc)_2和Li OH反应浓度比为2∶1时获得的Zn O量子点较为稳定,并在紫外光激发下发出明亮的黄绿色光。在此基础上,以该Zn O量子点为有源层、p-Ga N∶Mg基片为空穴注入层、非晶Al_2O_3薄膜为电子阻挡层构造了p-i-n型异质结LED,在正向注入电流为5 m A时,获得了来自于器件的白光发射,其色坐标为(0.28,0.30),色温为9 424 K。