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。     

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~+,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。     

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。     

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。     

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%)。     

Mg2+、Zn2+掺杂CaWO4∶Eu3+荧光粉的发光性质

采用微波加热固相法合成了Mg2+、Zn2+掺杂CaWO4∶Eu3+荧光粉。利用XRD对样品的晶体结构进行表征,通过荧光分光光度仪对样品的激发光谱、发射光谱和能级寿命进行检测和分析。结果表明,Mg2+、Zn2+、Eu3+掺杂CaWO4不影响CaWO4基质的四方晶相。395nm激发下,与CaWO4∶2%Eu3+样品比较,分别掺杂0.5%的Mg2+或Zn2+的样品发光强度提高了1.3倍和2.1倍;与3%Mg2+或3%Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3粉体发光比较,当Eu3+浓度增加为3%时,粉体的发光强度分别提高了7.3倍和14.8倍;与CaWO4∶3%Eu3+样品比较,3%的Mg2+或Zn2+掺杂后的样品光强分别提高了1.2倍和1.3倍。262nm比395nm激发同一样品的Eu3+的5D0能级寿命有所增加。与单掺2%Eu3+样品比较,随着Mg2+或Zn2+掺杂浓度增加,样品荧光寿命先增加后减小。同样激发波长下,与Mg2+或Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3+样品荧光寿命相比,Eu3+浓度增加为3%时,样品的荧光寿命明显变短。     

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。     

K2MgSiO4:Eu3+,Tb3+荧光粉的发光性质和能量传递

采用高温固相法合成K_2MgSiO_4∶Eu~(3+),Tb~(3+)系列荧光材料.通过X射线衍射谱、光致发光谱以及荧光寿命对材料的物相结构和发光性质进行了表征和研究.结果表明:系列样品的X射线衍射图谱衍射峰与标准卡片吻合得很好,实验浓度范围内Eu~(3+)、Tb~(3+)单掺或共掺没有改变K_2MgSiO_4的晶体结构.由材料的光致发光谱可以看出:Eu~(3+)单掺K_2MgSiO_4样品在394nm(~(7 )F_0→~(5 )L_6)激发下,显示主峰为613nm(~(5 )D_0→~7F_2)处的红光发射;Tb~(3+)单掺K_2MgSiO_4样品在378nm(~(7 )F_6→~(5 )G_6)激发下,显示主峰为542nm(~(5 )D_4→~7F_5)处的绿光发射.当Eu~(3+)和Tb~(3+)共掺于K_2MgSiO_4基质中时,样品呈现出Eu~(3+)较强的特征发射,Tb~(3+)发射峰则较弱,并且随着掺入Tb~(3+)离子浓度的增加,Eu~(3+)的发射明显增强,Tb~(3+)的发射没有明显变化.另外,当固定Eu~(3+)浓度,逐渐增加Tb~(3+)离子掺杂浓度时,Eu~(3+)的荧光寿命逐渐增加;固定Tb~(3+)浓度,逐渐增加Eu~(3+)离子掺杂浓度时,Tb~(3+)的荧光寿命逐渐减小.这些现象确定了K_2MgSiO_4∶Eu~(3+),Tb~(3+)荧光材料中存在Tb~(3+)→Eu~(3+)的能量传递关系,使得K_2MgSiO_4基质中Eu~(3+)红光发射得到改善和提高.     

Er~(3+)和Eu~(3+)共注入GaN的光学特性和能量传递机制

采用离子注入法在GaN薄膜中实现了Er~(3+)和Eu~(3+)离子的共掺杂.以阴极荧光光谱仪为主要表征手段,研究样品的光学特性和能量传递机理.在300K温度下,Er~(3+)和Eu~(3+)共掺杂GaN薄膜能够实现绿光和红光的同时发射.随着Er~(3+)离子掺杂剂量的增加,Eu~(3+)离子相关发光峰的强度减弱,Er~(3+)离子对应的两个相关发光峰强度比值减小,表明Er~(3+)和Eu~(3+)离子之间发生了能量传递,能量传递的方向为Eu~(3+)→Er~(3+).变温阴极荧光光谱显示,Er~(3+)离子的2H11/2和4S3/2两个能态相关的跃迁峰相对强度比值随着温度升高而降低,主要是由两个能级之间的热耦合导致.改变Er~(3+)离子的掺杂剂量,能够调控GaN:Er~(3+)/Eu~(3+)样品的光学色度坐标和色温,表明此材料可用于发光器件.     

氧化硅薄膜中掺杂Tb~(3+)离子的发光敏化

采用溶胶-凝胶法在硅片上制备了掺杂稀土离子Tb~(3+)的SiO_2薄膜,并用荧光分析方法研究了薄膜的发光特性,对发光效果的提升途径做了探索和分析。在245 nm波长的激发下,能够观察到Tb~(3+)的5D4-7FJ(J=6,5,4,3)的跃迁发射峰。对于Tb~(3+)离子的高浓度掺杂体系,在掺入富Si或Al~(3+)离子后,浓度猝灭效应能得到明显改善。同时掺入两种激活剂的样品发光强度较只掺Al~(3+)的样品大了近一倍。此外,氩气氛退火引入氧空位缺陷也能使样品的发光强度有较大提升,氩气氛退火的最佳温度为1 200℃。     

红色荧光粉Na8.33 La1.67(SiO4)6 O2:Eu3+的制备及发光特性

采用高温固相法制备了Na_(8. 33)La_(1. 67)(SiO_4)_6O_2∶Eu~(3+)红色发光材料,利用X射线衍射仪测定其晶体结构,利用Hitachi F4600表征其发光光谱。在紫外光激发下,样品Na_(8. 33)La_(1. 67)(SiO_4)_6O_2∶Eu~(3+)呈多峰发射,分别对应于Eu~(3+)的~5D_0-~7F_j(j=0,1,2,3,4)能级跃迁,主峰是位于615 nm的~5D_0-~7F_2跃迁发射。研究了Eu~(3+)掺杂浓度对材料发光性质的影响,改变Eu~(3+)掺杂浓度,样品的发射强度随之改变,Na_(8. 33)La_(1. 67)(SiO_4)_6O_2∶Eu~(3+)材料的Eu~(3+)浓度为15%时,发光强度最大。讨论了浓度猝灭的机理,理论计算表明引起Eu~(3+)离子能量弥散的主要原因是离子间交换相互作用。     

BaGd2(MoO4)4:Tb3+,Eu3+荧光粉的 发光特性与能量传递机理

利用高温固相法制备了BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)与BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉,并借助于X射线衍射(XRD)、激发光谱、发射光谱及荧光衰减曲线对样品的结构及发光性能进行了表征。在290 nm激发下,BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)样品在550 nm处具有较强的绿光发射,表明该样品可用作绿色荧光粉。Tb~(3+)离子的最佳掺杂浓度为50%,电偶极间相互作用是引起浓度猝灭效应的主要原因。当在BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)荧光粉中共掺入Eu~(3+)离子后,可同时观测到Tb~(3+)与Eu~(3+)离子的特征发射峰。随Eu~(3+)掺杂浓度的升高,Tb~(3+)离子的发光强度逐渐下降,而Eu~(3+)离子的发光强度逐渐增加。根据BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)中Tb~(3+)离子的荧光寿命计算了Tb~(3+)与Eu~(3+)离子间的能量传递效率,并根据荧光寿命与激活离子掺杂浓度的关系证实了能量传递机制为电偶极间相互作用。     

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%.     

基于YAG:Ce3+荧光粉复合Eu3+ 掺杂荧光玻璃的激光照明器件

采用结晶法和低温共烧结法制备了Eu~(3+)掺杂的Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3+)荧光玻璃,对制备出的样品进行能量色散X射线谱和光致发光光谱测试,表明稀土离子Eu~(3+)与YAG∶Ce~(3+)荧光粉已掺入荧光玻璃。掺杂不同含量Eu_2O_3的YAG∶Ce~(3+)荧光玻璃封装成的激光照明器件在驱动电流100 mA下,经过STC-4000快速光谱仪和PMS-80可见光谱分析系统测试,掺杂质量分数1%YAG∶Ce~(3+)复合质量分数9%的Eu~(3+)的荧光玻璃封装的激光照明器件发光效率为267.1 lm/W。激光照明器件随着电流的增加,其显色指数逐渐增大,但增加幅度较小。     

发光颜色可调的Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉及能量传递

利用高温固相法制备了一系列发光颜色可调的Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)研究了所得荧光粉的相纯度和晶体结构。XRD精修结果表明,当Y~(3+)被Eu~(3+)取代时,Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)系列样品的线性结构变化能很好地符合Vegard定律。此外,通过发射光谱和荧光寿命验证了Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉中Tb~(3+)到Eu~(3+)的能量传递过程。Tb~(3+)到Eu~(3+)的能量传递机理为偶极-偶极相互作用。随着Eu~(3+)掺杂量的增加,荧光粉的发光颜色可以由绿色逐渐过渡到红色。这些结果表明合成的Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉在紫外光激发的固态照明领域具有潜在的应用前景。     

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd~(3+)和Tb~(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能。在275 nm(Gd~(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb~(3+)的特征发射。通过对比不同Tb~(3+)掺杂量下Gd~(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb~(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd~(3+)→Tb~(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb~(3+):4f~8→4f~75d~1)激发下,Gd~(3+)的掺入使得Tb~(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd~(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd~(3+)的掺入对Tb~(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。     

一种新型Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)绿色荧光粉的制备及其性能研究（英文）

采用CaCO3,MgO,SiO2,Eu2O3原料,通过高温固相法制备了Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)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(NH_4Cl,BaF_2)对Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)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Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉XRD图与理论计算得到的图谱几乎一致。Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉在360~450nm有很强的激发强度,并且在440nm激发下发射峰值波长为530nm的发射光。随着Eu~(2+)离子浓度的增加,发射光谱出现了红移,且在Eu~(2+)离子浓度约为6%时发生了浓度猝灭现象。当添加NH_4Cl和BaF_2作为助溶剂,Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉的发光强度有一定提高。与未添加助溶剂的Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉的发光强度相比,添加NH_4Cl助溶剂后发光强度增加了70%。此外,当温度升高至150℃时,Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)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Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉具有良好的热稳定性。这些发光性能均表明Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)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。     

烧结温度和掺杂浓度对Y_4Zr_3O_(12)∶Eu~(3+)荧光粉发光性质的影响

采用溶胶凝胶法制备了Y_4Zr_3O_(12)∶Eu~(3+)纳米荧光粉,分别采用XRD、TEM和荧光光谱仪对样品的结构、形貌和发光性能进行了表征,探讨了烧结温度和Eu~(3+)掺杂浓度对荧光粉发光性能的影响。结果表明,样品可以被394 nm和467 nm的激发光有效激发。样品的最佳烧结温度和Eu~(3+)离子的最佳掺杂摩尔分数分别为1 400℃和18%。浓度猝灭主要归因于电偶极-电偶极相互作用。