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。     

2019年2期 电子期刊

用化学共沉淀法一次煅烧工艺制备Ce,Pr:GAGG粉体,利用XRD、SEM、荧光光谱仪等对样品表面形貌及发光性能进行表征,研究煅烧温度、沉淀剂引入草酸根对粉体发光性能的影响。结果表明,前驱体经950℃煅烧3 h后全部转变为GAGG相,Pr³⁺、Ce³⁺共掺未改变基质的物相结构;沉淀剂引入草酸铵后,粉体发射光谱积分强度由333 573 a.u上升至420 894 a.u,沉淀剂引入草酸根能提高粉体的发光性能。荧光寿命测试表明,在Ce:GAGG中掺入Pr³⁺可使Ce³⁺的荧光寿命降低,衰减时间为35.43 ns。     

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Y_2.95Al₅O₁₂ ∶Ce⁴⁺_0.05制备过程中存在Ce⁴⁺关键词： 长余辉 高温热释光 缺陷     

荧光粉Y3Mg2AlSi2O12∶Ce3+的合成及光谱性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺荧光粉。用X射线粉晶衍射(XRD)仪对其进行了物相分析,用电子扫描电镜(SEM)观察了该荧光粉的形貌,同时测定了激发光谱及发射光谱。结果表明,Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的晶体结构与Y₃Al₅O₁₂(钇铝石榴石)一致,形貌也表现出等轴粒状的特点。发射谱为峰值位于580 nm处的宽带发射,是Ce³⁺的 4f⁶5d¹-4f⁷特征跃迁发射。激发谱表现为340 nm和468 nm的双峰带,可以被蓝光有效的激发。Ce³⁺的浓度对发光强度有明显的影响,当Ce³⁺的摩尔分数为0.06时,发光强度最大。最后考察了成分取代而导致的Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的物相转变和对发光性能的影响。     

Sr2SiO4:Ce3+,Li+蓝紫色荧光粉发光性能的研究

以MCM-41为硅源,采用共沉淀法制备Sr_2-xSiO₄:xCe³⁺(x=0.01~0.09,步长为0.01)和Sr_1.95-ySiO₄: 0.05Ce³⁺,yLi⁺(y= 0.01~0.07,步长为0.02)蓝紫色荧光粉。Sr_2-xSiO₄:xCe³⁺的发射光谱是一个不对称的宽带,最大峰值在410 nm左右。Ce³⁺的最佳掺杂量为5%。Ce³⁺离子倾向于占据九配位的Sr(Ⅱ)格位。共掺电荷补偿剂Li⁺可以有效地提高Sr_1.95SiO₄: 0.05Ce³⁺的发光强度,其中Li⁺离子对1 100 ℃煅烧样品的发光强度的提高程度比1 000 ℃的更高,Li⁺的最佳掺杂量为y=0.05。     

亚微米级Ca2.40Lu0.54ScMgSi3O12：0.06Ce3+荧光粉的溶胶燃烧法合成与表征

用溶胶燃烧法在1 200 ℃制备了亚微米级Ca_2.40Lu_0.54ScMgSi₃O₁₂：0.06Ce³⁺荧光粉,并对其进行了物相结构、形貌、光致发光性质和热猝灭性质的表征。与传统高温固相法制备的样品相比,溶胶燃烧法不但降低了制备温度,而且制备的Ca_2.40Lu_0.54ScMgSi₃O₁₂：0.06Ce³⁺荧光粉的形貌也有所改善。发光性质测试结果表明,亚微米级Ca_2.40Lu_0.54ScMgSi₃O₁₂：0.06Ce³⁺荧光粉的发光峰值相比于高温固相法样品有约10 nm的红移,而且样品的热猝灭性质也优于高温固相法样品。     

Ce3+∶BaF2多晶透明陶瓷的热压烧结法制备

采用沉淀法制备了Ce³⁺∶BaF₂纳米粉体,研究了反应顺序和F^－浓度对沉淀法制备Ce³⁺∶BaF₂粉体的影响,采用XRD、SEM、TEM、ICP等手段对粉体进行了分析。结果表明:采用阴离子滴入阳离子的反应顺序,在较高F^－浓度下制备的粉体保持了单一物相,粉体中稀土离子含量接近于初始掺入量。采用热压法于900 ℃温度同时在模具上施加30 MPa压力的条件下制备了Ce³⁺∶BaF₂多晶透明陶瓷,陶瓷断面SEM结果显示,晶粒内存在闭气孔,陶瓷表面腐蚀后晶界完整清晰。X射线发光谱测试结果显示,Ce³⁺的掺杂摩尔分数为0.1%时,陶瓷样品的发光强度最大,此时Ce³⁺的掺杂量小于单晶中发光最强时的掺杂量。     

敏化离子Ce3+对Er3+∶YAG的1.6μm波长激光性能的影响

测定了Ce³⁺,Er³⁺∶YAG中Ce³⁺离子的吸收截面.用从能级跃迁速率方程和激光传输方程推出的表达式计算了1.6μm波长激光的阈值能量(功率)和斜率效率.表明在Ce³⁺,Er³⁺∶YAG中,Ce³⁺对Er³⁺离子的激光性能影响与激活离子Er³⁺的浓度、晶棒大小有关.短晶棒或浓度低的晶体加入Ce³⁺可降低Er 关键词：     

铈铕共掺高钆氧化物玻璃的发光性能及能量传递效应

在还原气氛下, 采用高温熔融法制备了Eu²⁺/Ce³⁺共掺的高钆氧化物玻璃. 荧光性能测试显示, Ce³⁺能够有效地敏化Eu²⁺的发光, 使Eu²⁺的发光强度增强了2.3倍; 测试对比了Ce³⁺ 发光的荧光寿命随Eu²⁺的掺入前后的变化情况, 计算得出Ce³⁺→Eu²⁺ 的能量传递效率可达61.5%, 并进一步探讨了其能量传递机理. 研究表明: 在高钆氧化物玻璃中, 采用Eu²⁺ 和Ce³⁺ 共掺的方法可有效地增强Eu²⁺ 的发光性能和闪烁性能. 关键词： 发光玻璃 能量传递 荧光寿命     

近紫外LED用黄色荧光粉Sr3SiO5：Ce3+, Li+的发光特性

采用高温固相法快速降温合成Sr_3-2xSiO₅：xCe³⁺,xLi⁺荧光粉。用X射线衍射仪和荧光分光光度计测试荧光粉的样品结构和发光性能。在1 420 ℃下煅烧得到四方相结构的Sr₃SiO₅：Ce³⁺,Li⁺。样品的激发光谱分布于270~500 nm的波长范围,有两个激发带,峰位分别位于328 nm和410 nm,表明样品可以被近紫外光有效激发。样品的发射光谱分布于420~650 nm,发射峰位于528 nm处。在410 nm左右的近紫外光激发下,宽带发射的峰位于528 nm。Ce³⁺的最佳掺杂量x（Ce³⁺）为0.8%,并且发光强度随掺杂浓度的增加先升高后降低,出现浓度猝灭。根据Dexter能量共振理论,该浓度猝灭的原因是Ce³⁺的电偶极-电偶极相互作用。     

Ca3La(BO3)3：Tb3+的合成与发光性质

高温固相反应法合成了Ca₃La(BO₃)₃:Tb³⁺光致发光材料。利用扫描电镜和激光衍射分析仪测定了样品的晶粒形貌及粒径大小分布,利用荧光分光光度计研究了Ca₃La(BO₃)₃:Tb³⁺的光致发光特性。确定了在Ca₃La(BO₃)₃基质中Tb³⁺离子浓度对其发光强度的影响及其自身浓度猝灭机理;探讨了助熔剂Li₂CO₃、敏化剂Ce³⁺离子的加入对荧光粉发光强度的影响。     

白光LED用Ce3+/Sm3+共掺玻璃和微晶玻璃的发光特性及能量传递研究

采用高温熔融法制备了一系列Ce³⁺/Sm³⁺共掺透明微晶玻璃,并研究了其发光特性。在微晶玻璃中Ce³⁺呈现出基于4f-5d跃迁的较强的宽带蓝光发射,通过调节Ce³⁺/Sm³⁺离子的掺杂浓度,Ce³⁺/Sm³⁺离子共掺微晶玻璃发光的色度逐渐发生变化,当CeO₂/Sm₂O₃掺杂的量比为1:1时,制得的微晶玻璃发光色坐标为(0.315, 0.296)。通过光谱和荧光衰减曲线,研究了Ce³⁺离子到Sm³⁺离子的能量传递,在SAZKNGC_0.6S_0.6微晶玻璃中,Ce³⁺离子向Sm³⁺离子传递能量效率约为20%。结果表明,Ce³⁺/Sm³⁺共掺微晶玻璃是白光LED的一种潜在基质材料。     

Ce$lt;sup$gt;3+$lt;/sup$gt;在LiBaBO$lt;sub$gt;3$lt;/sub$gt;中的发光特性及晶体学格位

采用固相法制备了LiBaBO₃：Ce³⁺发光材料.测得LiBaBO₃：Ce³⁺材料的发射光谱为一不对称的单峰宽谱,主峰位于440 nm;监测440 nm发射峰,可得其激发光谱为一主峰位于370 nm的宽谱.利用van Uitert公式计算了Ce³⁺取代LiBaBO₃中Ba²⁺时所占晶体学格位,得出438 nm发射带归属于九配位的Ce³⁺发射,而469 nm发射带起源于八配位的Ce³⁺发射.研究了Ce³⁺浓度对LiBaBO₃：Ce³⁺材料发光强度的影响,结果显示,随Ce³⁺浓度的增大,发光强度呈现先增大后减小的趋势,Ce³⁺浓度为3mol%时强度最大,造成其浓度猝灭的原因为电偶极-偶极相互作用.引入Li⁺,Na⁺或K⁺可增强LiBaBO₃：Ce³⁺材料的发射强度.利用InGaN管芯（370 nm）激发LiBaBO₃：Ce³⁺材料,获得了很好的蓝白光发射,色坐标为（x=0.291,y=0.297）. 关键词： 白光发光二极管 3：Ce³⁺')" href="#">LiBaBO₃：Ce³⁺ 晶体学格位 发光特性     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃发光性能的影响

在Er³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-WO₃-ZnO玻璃中引入Ce³⁺，研究了Ce³⁺对Er³⁺1.5μm发射性能及其上转换发光性能的影响。结果表明，随Ce³⁺浓度的增加Er³⁺1.5μm波段的荧光强度先增强后降低，优化的Ce³⁺掺杂浓度在2.07×10²⁰/cm³左右；1.5μm波段的荧光寿命则随Ce³⁺浓度的增加有轻微降低，从3.4ms降到3.0ms，但Ce³⁺浓度的增加对1.5μm波段的荧光半高宽基本无影响；Er³⁺/Ce³⁺间的交叉弛豫Er³⁺(⁴I_11/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_7/2)使玻璃的上转换发光强度大大降低，但在过高的Ce³⁺浓度下，Er³⁺/Ce³⁺间的另一交叉弛豫Er³⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_15/2)+Ce³⁺(²F_7/2)则使Er³⁺⁴I_13/2能级粒子数减少，导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低. 关键词： 碲钨酸盐玻璃 发光性能 3+离子')" href="#">Er³⁺离子 3+离子')" href="#">Ce³⁺离子 交叉弛豫     

碱金属离子,Gd3+,Ce3+共掺杂的Lu3Al5O12陶瓷粉体的光学性能

用高温固相法制备了(Gd_xM_yLu_0.99-x-y)₃Al₅O₁₂:1%Ce³⁺(x=0,0.01,0.25,0.5,0.75,y=0,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,M=Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺)系列陶瓷粉体。X射线衍射仪对合成粉末微结构进行表征,FLS920光谱仪测量样品的激发光谱、发射光谱和荧光寿命,CIE色度系统分析合成材料的色坐标。X射线衍射仪结果显示,不同浓度碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺共掺杂Lu₃Al₅O₁₂样品仍为立方晶相,但随着碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺掺杂浓度的增加,合成样品衍射峰稍有向小角度偏移。在350 nm激发下,与Lu_2.97Al_5O₁₂:1%Ce³⁺样品相比,共掺杂Gd³⁺后的样品在511 nm附近发射强度降低且出现明显红移,随着Gd³⁺浓度增加,Ce³⁺能级寿命逐渐减小,范围为35~60 ns。与掺杂1%Ce³⁺,1%Gd³⁺样品比较,分别共掺杂2%的Li⁺、Na⁺、K⁺和1%的Cs⁺后样品发光强度提高了5.1倍,2.93倍,1.79倍,1.28倍,同时样品中Ce³⁺寿命继续减小。分别在λ=254.0 nm和λ=365.0 nm紫外灯照射下,随着Gd³⁺掺杂浓度的增加,观察到合成样品从深黄绿色变化为暗红色,色坐标显示样品发光由黄绿光区逐渐移动到红光区域,且共掺杂碱金属离子后,粉体的发光更亮。     

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     

K2TiF6∶Mn4+红光晶体发光性能及应用

采用溶剂挥发法,在室温条件下生长出掺不同浓度Mn⁴⁺的K₂TiF₆∶Mn⁴⁺红光晶体。样品在紫光区和蓝光区都表现出Mn⁴⁺的特征宽带激发,对应于其⁴A₂→⁴T₁和⁴A₂→⁴T₂能级跃迁。在蓝光激发下,所有晶体都呈现出一系列窄带红光发射,其中最强发射峰位于631 nm处。在这些晶体中,样品K₂TiF₆∶Mn⁴⁺(13.18%)表现出最高效的红光发射,其内外量子效率分别高达97.2%和83.3%。值得一提的是,该样品表现出荧光负热猝灭效应,其在120℃时的红光发射强度是室温时的1.81倍。所得晶体与Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺(YAG∶Ce³⁺     

发光颜色可调的硅酸盐长余辉发光材料 Ba4(Si3O8)2∶Eu2+,Ce3+,Dy3+

在还原气氛下利用高温固相法制备了Ba_3.982-x(Si₃O₈)₂∶0.008Eu²⁺,xCe³⁺,0.01Dy³⁺系列样品。光谱分析表明,Ce³⁺进入到晶格中将取代不同Ba²⁺格位从而形成不同的发光中心。通过Ce³⁺→Eu²⁺的能量传递,得到了一系列发光颜色可调、余辉颜色为绿色的长余辉发光材料。Ce³⁺的掺入可以增大样品的余辉强度但是同时缩短了样品的余辉时间。热释光谱的分析表明,Ce³⁺的掺入可以同时增加浅陷阱T₁和深陷阱T₃的数量,深陷阱对载流子的再捕获效应导致了样品余辉强度的增大和余辉时间的缩短。     

Er3+掺杂的锗碲酸盐玻璃结构及光谱性能研究

采用熔融淬冷法制备了新型的Er³⁺/RE³⁺（RE³⁺=Ce³⁺,Tb³⁺）掺杂的GeO₂-TeO₂-Na₂O玻璃。测试了样品的差示扫描分析曲线、可见/近红外透过率、拉曼光谱、吸收光谱和1.53 μm发光光谱。研究发现适量的TeO₂对GeO₂的取代提高了玻璃的热稳定性,缩短了样品的吸收截止边。拉曼分析表明该系统玻璃有着宽广的红外透过范围。同时研究了980 nm激发下稀土离子（RE³⁺=Ce³⁺,Tb³⁺）的加入对Er³⁺掺杂的45GeO₂-45TeO₂-10Na₂O玻璃的光谱性能和能量传递的影响。发现随着Ce³⁺浓度增加大大地提高了1.53 μm的发光强度,CeO₂的最佳掺杂摩尔分数为0.1%,而Tb³⁺的共掺降低了1.53 μm的发光强度。可见Er³⁺/Ce³⁺掺杂的45GeO₂-45TeO₂-10Na₂O玻璃在C波段光纤放大器方面有潜在的应用前景。     

发光二极管用SrWO4:Eu3+红光荧光粉激发谱强度的调控

采用化学共沉淀法制备了Eu³⁺掺杂摩尔分数不同、煅烧温度不同的SrWO₄:Eu³⁺系列发光粉体, 所制备的粉体均具有Eu³⁺特征的强室温红光荧光发射. 通过调节煅烧温度和掺杂摩尔分数来调控近紫外和蓝光吸收强度, 进而调控用395 nm的近紫外光和465 nm的蓝光激发样品所得红光发光强度. 研究结果表明, 所制备的SrWO₄:Eu³⁺红光荧光粉可以被紫外和蓝光发光二极管有效激 关键词： 稀土掺杂 4:Eu³⁺')" href="#">SrWO₄:Eu³⁺ 光致发光 白光发光二极管