新型近红外超长余辉材料Zn3Al2Ge2O10：Cr3+的发光性能

采用高温固相法制备了新型近红外长余辉材料Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺,利用X射线衍射、荧光光谱和余辉衰减曲线等对合成的样品进行了分析。结果表明：样品Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺是Ge⁴⁺取代ZnAl₂O₄：Cr³⁺尖晶石中的部分Al³⁺而形成的固溶体。在397 nm光的激发下,发射光谱主要由两个明显的窄峰叠加在Cr³⁺离子的自旋允许跃迁⁴T₂→⁴A₂辐射的宽发射带上。发光强度随着Cr³⁺离子掺杂浓度的增大和煅烧温度的升高而出现浓度猝灭及温度猝灭现象。当Zn₃Al_2-xGe₂O₁₀：xCr³⁺中的Cr³⁺离子掺杂量x为2%且煅烧温度为1 350 ℃时,样品的近红外发光及余辉强度最大。材料的余辉持续时间超过300 h,余辉发射谱峰位与荧光发射光谱中的N线一致,均位于697 nm附近。最后分析了煅烧温度对样品余辉性能的影响,并对材料的余辉机制进行了探讨。     

CaTiO_3∶Pr~(3+)长余辉玻璃的制备与发光性能

用二次熔融法制备了CaTiO3∶Pr3+红色长余辉玻璃。测量了样品的发射光谱,其发射光谱峰值为611.7,614.5 nm,对应于Pr3+的4 f-4 f(1D2→3H4)跃迁,与CaTiO3∶Pr3+晶态长余辉发光粉的发射光谱峰值相一致。玻璃粉与发光粉的质量配比在95∶5~80∶20时,都可以形成玻璃态并得到红色长余辉发光。研究了气氛和熔融温度对发光性能的影响,在空气环境下,800℃即可得到性能良好的样品。     

(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)的荧光以及长余辉发光性能

采用高温固相法制备了一系列(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)(0≤x≤0.25)绿色荧光粉,并研究了Mg离子对(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)的结构、荧光以及长余辉发光性能的影响。Mg离子取代Zn进入Zn_2GeO_4晶格,形成(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4固溶体,并产生了晶格畸变。光谱分析结果表明,样品中位于533 nm的绿色荧光源于Mn~(2+)的~4T_1(~4G)→~6A_1(~6S)跃迁。随着Mg离子浓度的增加,(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)样品的激发光谱出现了蓝移现象,说明Mg离子进入到Zn_2GeO_4晶格中对其晶格结构产生了影响,导致(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4的带宽发生改变。发射光谱则表明Mg离子进入Zn_2GeO_4晶格引起Mn~(2+)的~4T_1(~4G)→~6A_1(~6S)跃迁绿色荧光发光强度的增强。Zn_2GeO_4基质中的氧空位缺陷陷阱深度由于基质带宽的变化而变深,样品具有良好的长余辉发光效果。通过热释光谱分析研究了材料中缺陷陷阱的特征,进一步证实了(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4中缺陷陷阱深度发生改变。根据光谱分析结果给出了(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)中荧光与余辉发光的产生机理。     

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.     

绿色长余辉材料MgAl_2O_4∶Mn~(2+)的合成及其发光特性

采用高温固相法在1350℃下合成了Mn2+掺杂的MgAl2O4发光材料,利用X射线衍射对所合成样品的结构进行了表征。用209nm的紫外灯照射样品后,观察到来自Mn2+的4T1-6A1跃迁的绿色长余辉发光。发光的激发光谱表明:Mn2+-3d组态内存在一系列强的激发峰,分别在279,361,386,427,451nm,同时还有209nm处的Mn-O电荷迁移带,激发该吸收带会产生很强的绿色余辉。测量了余辉的衰减曲线及热释光谱,分析了Mn2+掺杂浓度对样品余辉性质的影响,给出了余辉产生的可能模型。     

GdNbO_4∶Er~(3+)/Yb~(3+)荧光粉的上转换发光与温度特性

采用传统高温固相法制备了GdNbO_4∶10%Yb~(3+),x%Er~(3+)荧光粉。利用XRD对样品的晶体结构进行了分析,结果表明所得的样品为纯相。在980nm光纤激光器激发下,测量了样品的上转换发射光谱,实验发现样品发生了浓度猝灭。利用荧光强度比(FIR)方法研究了GdNbO_4∶Yb~(3+)/Er~(3+)荧光粉的温度传感特性,结果表明灵敏度随温度的升高先增大后减小。建立了Er~(3+)的两个绿色发射能级的温度猝灭物理模型并用其成功解释了样品的绿色上转换发光温度猝灭现象。     

白色长余辉材料Ca_xMgSi_2O_(5 x)∶Dy~(3 )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,CaxMgSi2O5 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4F9/2→6H15/2跃迁的蓝色发射(480nm)以及对应4F9/2→6H13/2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。     

Al替代对β-Ga2 O3∶Cr3＋结构与发光性能影响

高温固相法制备了（Ga1- x Alx ）2 O3∶Cr3＋（x＝0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）系列荧光粉。X射线衍射分析表明Al3＋含量增加后,物相依然保持β-Ga2 O3的相。此外随着Al离子含量的逐渐增加,高衍射角峰位向右移动表明Al离子进入了β-Ga2 O3晶格中。激发光谱中258,300,410和550 nm左右的峰位分别对应基质Ga2 O3的带与带的吸收跃迁、电荷迁移带跃迁、Cr3＋的4 A2→4 T1以及4 A2→4 T2跃迁。随着Al离子掺杂量的增加,激发光谱峰位都呈现出不同程度的蓝移现象,这分别是由于基质的带隙能量、C r3＋与配体之间的电负性以及晶场强度增大所导致的。在发射光谱中,随着Al3＋替代Ga3＋,Cr3＋的发光由宽带发射变为窄带发射,这是由于Al3＋的掺入改变了Cr3＋周围的晶场,从而Cr3＋的红光发射由原来的4 T2→4 A2变为2 E→4 A2跃迁发射。Al离子掺杂改善了样品的长余辉发光特性,并且Al离子含量达到0.5时显示出较长时间的肉眼可见的近红外余辉发射。热释发光曲线显示材料中具有合适的陷阱能级,这也是材料产生长余辉发光的原因。     

Al_(18)B_4O_(33)∶Cr~(3+)荧光粉的制备及发光性质研究

采用高温固相法合成了Al18B4O33∶Cr3+荧光粉,使用X射线粉末衍射仪和FSEM对样品的结构和形貌进行了表征,采用荧光分光光度计及紫外分光光度计研究了样品的发光性质及光吸收性质。结果表明,在紫外光或530~630 nm可见光激发下,样品能够发射出660~720 nm的红光,两个发射峰分别位于683 nm和694 nm,其最佳激发波长为590 nm。当原料中Al和B的量比为3.5时,样品的发光最强。初步分析了H3BO3的加入对样品发光影响的机理。样品的最佳煅烧温度为1 150℃。随着Cr3+掺杂浓度的升高,样品发光增强,但发光效率降低。样品的漫反射光谱表明,样品对绿光、黄橙光及紫外光有较强的吸收,是一种潜在的优良农用转光剂材料。     

长余辉材料Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)中稀土离子的发光特性

利用同步辐射光源(德国HASYLAB实验室的SUPERLUMI实验站)和真空紫外激光(157.6nm)对新型蓝光发射长余辉材料Sr2MgSi2O7∶Eu2 (0·2%),Dy3 (8%)进行了光谱研究。在170nm同步辐射光源激发下,观察到对应Eu2 :5d-4f跃迁的477nm发射带和对应Dy3 :4f-4f跃迁的两组线谱发射,其中只有来自Eu2 的5d-4f发射对长余辉光谱有贡献。在157.6nm激光激发下,除了上述发射外,还明显观察到对应Eu3 的红色线谱(590,614,626nm)。结合这些光谱特性,对Sr2MgSi2O7∶Eu2 ,Dy3 中稀土离子的发光特性以及长余辉发光机理进行了讨论,并提出了Eu2 充当空穴陷阱的可能性。     

红色长余辉材料Mg_2SiO_4∶Dy~(3+),Mn~(2+)的制备及发光特性

用高温固相法制备了长余辉发光材料Mg2SiO4∶Dy3 ,Mn2 ,对这种材料的红色长余辉性质进行了研究。对以不同掺杂浓度单掺杂Mn2 、单掺杂Dy3 以及双掺杂Dy3 ,Mn2 的Mg2SiO4体系,通过在紫外激发下的发射光谱及其激发光谱的研究,确认了在双掺杂体系中,峰值为660 nm的发光带对应着Mn2 的4T1(4G)→6A1(6S)跃迁,Mn2 为主要发光中心。Mn2 的660 nm发射的激发谱分布很宽,样品在近紫外和可见光区都有良好的吸收,长波边可达600 nm,是这种材料的一个显著优点。还研究了双掺杂体系中Dy3 对Mn2 的660 nm发光带的敏化作用。另外,通过对单掺杂、双掺杂体系热释光曲线的比较,揭示了双掺杂体系中Dy3 的陷阱作用。     

尿素用量对燃烧法合成CaAl_2O_4∶Eu~(2+),Nd~(3+)长余辉材料发光性能的影响

利用金属硝酸盐和尿素的氧化还原反应,通过燃烧法在600℃的炉温下合成了蓝紫色长余辉发光材料CaA l2O4∶Eu2 ,Nd3 。在金属硝酸盐溶液浓度不变的条件下,通过改变尿素与硝酸根的量的比,合成了多组长余辉材料样品。当尿素用量较少时,Eu3 不能完全被还原为Eu2 ;随尿素用量增加,样品的Eu3 特征发射减弱,余辉初始亮度和持续时间均得到改善;当尿素的用量达到理论用量的5倍时,样品余辉特性最好,继续增加尿素用量,余辉亮度和持续时间反而下降。将燃烧法制备的各组样品用活性炭密封,在1 000℃条件下反应2 h,使Eu3 完全被还原为Eu2 ,同时除去燃烧法反应不完全的杂质,可以一定程度提高材料的余辉发光性能。     

高亮度蓝绿色长余辉材料Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu~(2+),Pr~(3+)的发光性能及其余辉机理研究

通过高温固相法在还原气体保护下合成Ba4(Si3O8)2:Eu2+,Pr3+样品及一系列参比样品.分别利用两种模式测得光致发光与余辉光谱.结果显示:光致发光与余辉的发光中心均是Eu2+离子;共掺Pr3+在基质中引入新的俘获载流子的缺陷.热释光与余辉衰减测试表明,与单掺Eu2+所形成的陷阱深度相比,共掺Pr3+导致余辉强度增强是归因于:在浅陷阱区(T1区)的陷阱深度变得更浅.而余辉时间增长是归因于:在深陷阱区(T2区)深陷阱密度大幅度减少.同时发现在不同激发波长下激发,余辉机理中的激发路径归结于以下两种过程.其一:268 nm激发时,是基质中的电子被直接激发至陷阱.其二:330 nm或365 nm激发时,电子从Eu2+基态激发至激发态.随后部分电子通过导带运输被陷阱中心所俘获.因此,余辉强度的不同归结为以上两种载流子俘获路径的不同.     

纳米长余辉发光材料CaTiO3∶Pr的制备及表征

以无机盐为原料,以明胶为分散介质,采用凝胶网格沉淀法制备了掺镨的钛酸钙纳米颗粒。通过热重和差热分析,讨论了CaTiO3∶Pr共沉淀及锻烧过程中的反应机理。用透射电子显微镜观测到纳米颗粒呈类球形,粒径为100 nm左右,分散性良好。利用荧光光谱分析仪对纳米CaTiO3∶Pr粉体的发光性能进行了表征。光谱数据表明：1 100℃时,煅烧1 h发光强度最大,其发光特性与传统的高温固相法相似,但烧结温度可以降低200℃。系统地研究了制备纳米CaTiO3∶Pr长余辉发光粉体的工艺条件及其影响因素,给出了最佳的制备条件。文章报道的制备方法所需装置简单,实验成本低。     

红色长余辉材料Zn_3(PO_4)_2:Mn~(2+),Ga~(3+)的合成及光谱性质

采用高温固相法合成α、β和γ-Zn3(PO4)2∶Mn2+,Ga3+(ZPMG),XRD分析表明,高温合成过程中淬火条件有利于β相的形成,退火条件有利于γ相的形成。三种磷光粉的激发光谱分别位于246 nm(α)、234nm(β和γ)的宽带谱。α相的发射光谱为位于508 nm的锐线谱,β和γ相的发射光谱均存在两个谱带,分别位于508 nm的绿色光谱区和616 nm的红色光谱区。两种发射均归属为Mn2+的4T1(4G)→6A1g(6S)跃迁,但是由于Mn2+在Zn3(PO4)2结构中的配位数不同,故发光颜色及强度均不同。对于余辉发射,只能观察到红色余辉光谱。     

NaY_(1-x)(MoO_4)_2∶xEu~(3+)的制备及发光性能

采用高温固相法成功制备了一系列新型NaY_(1-x)(MoO_4)_2∶xEu~(3+)荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其晶型结构、微观形貌以及发光性能进行了表征。结果表明,所得样品呈白钨矿结构,空间点群结构为I41/a,属于四方晶系结构,颗粒尺寸在75~260 nm之间。在466 nm激发下,样品发射出波长为615 nm的红光。通过对样品的荧光寿命、发光机理和红橙光分支比(R/O)分析发现,Eu3+的浓度对样品荧光寿命影响不大,寿命为0.38~0.39 ms;而随着Eu3+掺杂浓度增加,R/O值逐渐减小,样品对称性增加。同时研究了Eu3+掺杂浓度及温度对NaY_(1-x)(MoO_4)_2∶xEu~(3+)材料发光强度的影响,结果表明NaY_(1-x)-(MoO_4)_2∶xEu~(3+)的浓度猝灭现象不明显,但却发生明显的温度猝灭现象。由此可见,NaY_(1-x)(MoO_4)_2∶xEu~(3+)在发光二极管(LED)用高效红色荧光粉领域具有潜在的应用价值。     

Ca_3La(BO_3)_3∶Tb~(3+)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L i2CO3、敏化剂Ce3 离子的加入对荧光粉发光强度的影响。     

蓝色长余辉材料CaAl_2O_4∶Eu~(2+),Li~+的发光性质

采用高温固相法制备了CaAl_2O_4∶Eu~(2+),Li~+发光材料,并讨论了掺杂Li+对CaAl_2O_4∶Eu~(2+)发光性质的影响。X射线衍射(XRD)和PL测试分析表明,在CaAl_2O_4∶Eu~(2+)中掺入Li~+后,Eu~(2+)的发光有一定的增强,而余辉时间则延长了4倍左右。通过热释光谱测量,分析了其陷阱能级的数量并估算了陷阱能级深度。结果表明,掺杂Li~+会在发光离子周围产生更多的电子陷阱,使陷阱的密度和深度增加,从而提高荧光粉的余辉性能。     

β-Zn3(PO4)2∶Mn2+,B3+长余辉发光材料的性能

采用高温固相法分别合成了β-Zn3(PO4)2∶Mn2 和不同HBO3含量的β-Zn3(PO4)2∶Mn2 ,B3 红色长余辉材料。XRD结果表明,HBO3的加入对于β-Zn3(PO4)2物相的形成和结晶温度并没有显著影响。从不同样品的激发和发射光谱可以看出,HBO3的加入并没有改变其激发和发射光谱位置,而对其强度有一定影响。对于Zn2.85(P1-x/2O4)2∶Mn20. 15,Bx3 来说,当B3 加入量为x=0.05时发光强度最强;而对其余辉衰减光谱来说,HBO3的加入明显提高了材料的余辉性能,并且当B3 加入量为x=0.1时余辉性能最强,这是由于B3 的不等价取代增加了材料中的陷阱而导致的结果。     

KLa(MoO_4)_2∶Sm~(3+)红色荧光粉的温度特性

采用高温固相法制备了KLa(Mo O4)2∶Sm3+红色荧光粉,利用X射线衍射对晶体结构进行表征,发现不同浓度Sm3+掺杂的样品均为单斜相结构。测量了样品的激发和发射光谱,观察到样品在紫外区及可见蓝绿区均有强的激发带,在404 nm激发下存在4个发射峰。测量了不同温度下样品的发射光谱和荧光衰减曲线,对样品的荧光温度猝灭进行了分析,确定了样品发光的温度猝灭是由横向穿越所导致的,采用Arrhennius模型对实验数据进行拟合,确定激活能约为0.48 e V,表明荧光粉具有良好的热稳定性。