双掺Eu3+ 和Tb3+ 的下转换β-NaYF4的合成与发光性能

采用高温溶剂热法合成了下转换发光材料NaYF₄∶Eu³⁺ 和NaYF₄∶Eu³⁺,Tb³⁺ ,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、激发(PLE)谱和光致发光(PL)谱对材料的物相结构、形貌特征和发光性质进行了表征和研究,并分析了其发光原理。结果表明:所合成的NaYF₄∶Eu³⁺ 和NaYF₄∶Eu³⁺,Tb³⁺ 为纯六方相晶体,尺寸在100 nm左右;改变Eu³⁺ 和Tb³⁺ 的掺杂浓度后晶格结构没有发生明显变化,说明Eu³⁺ 和Tb³⁺ 取代的是Y³⁺的晶格位置;在394 nm光的激发下,检测到Eu³⁺ 在⁵D₀→⁷F₁ 和⁵D₀→⁷F₂跃迁处的特征发射光,并且可见光强度随着Eu³⁺ 离子掺杂浓度的变化而变化。另外Tb³⁺ 离子浓度对NaYF₄∶Eu³⁺ 晶体结构产生了一定的影响,说明掺杂Tb³⁺ 离子改变了Eu³⁺ 离子所处的配位环境,导致红色发光带增强,而这主要源于电偶极子跃迁的贡献。     

Na2CaSiO4∶RE3+(RE=Ce3+,Tb3+,Eu3+) 的制备及发光特性

采用高温固相法,合成了三价稀土离子(RE³⁺=Ce³⁺, Tb³⁺, Eu³⁺)掺杂的Na₂CaSiO₄(NCS)系列样品,并研究了其在紫外光激发下的发光特性。研究结果表明,Ce³⁺、Tb³⁺ 和Eu³⁺掺杂的NSC系列样品在紫外光源激发下,均呈现其特征发射,随着掺杂浓度的提高,发射强度逐渐增大。Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺的最佳摩尔分数分别为0.13、0.13和0.12,相应的色坐标分别计算为(0.17, 0.17)、(0.34, 0.58)和(0.66, 0.34),分别为很好的蓝光、绿光和红光。继续增加稀土离子的含量,发射强度降低。     

Eu3+和Tb3+掺杂硅酸钇纳米粉体的合成与表征

采用溶胶-凝胶法合成了Y₂SiO₅∶Eu和Y₂SiO₅∶Tb纳米粉体,使用X射线衍射仪、扫描电镜等对粉体的结构、形貌和发光性能进行了分析,研究了Eu³⁺和Tb³⁺不同浓度掺杂硅酸钇纳米粉体的发光性能。在紫外光激发下,所获得的Y₂SiO₅∶Eu纳米粉体的主发射峰均位于612 nm,对应于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁;Y₂SiO₅∶Tb纳米粉体的主发射峰均位于540 nm,对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁。     

稀土离子(Eu3+,Tb3+,Ce3+)掺杂ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃的制备与发光性能

采用凝胶法分别制备出4.5ZnO-5.5Al₂O₃-90SiO₂(ZAS)以及ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 透明微晶玻璃。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,研究了稀土离子掺杂浓度对ZAS微晶玻璃的结构和发光性能的影响。XRD结果表明,ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃包含ZnAl₂O₄晶相和SiO₂非晶相,ZnAl₂O₄平均晶粒尺寸约为30 nm,稀土离子的掺杂没有显著改变原来的ZnAl₂O₄晶体结构。TEM结果表明,900 ℃时ZnAl₂O₄从ZAS体系中析出。PL光谱显示,Eu³⁺ 存在 ⁵D₀→⁷F₂跃迁,ZAS[DK]:Eu³⁺在611 nm 处发出强烈的红色光;由于Tb³⁺ 的⁵D₄→⁷F₅ 跃迁,ZAS[DK]:Tb³⁺在541 nm 处发出明亮的绿色光;ZAS[DK]:Ce³⁺ 在381 nm处显示了蓝光发射,对应于Ce³⁺ 的5d→4f 轨道跃迁。ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu, Tb, Ce)的PL发射光谱存在着浓度猝灭现象,Eu³⁺、Tb³⁺ 和Ce³⁺的最佳单掺杂摩尔分数分别为20%、20%和3%。CIE色度图表明,ZAS[DK]: RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)的色坐标分别位于红光、绿光和蓝光区域。实验结果表明,ZAS:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 微晶玻璃是一种良好的可用于全色显示的白光LED材料。     

KCaY(PO4)2∶Tb3+,Eu3+荧光粉的水热法制备及发光性质研究

采用水热法合成了KCaY(PO₄)₂∶Tb³⁺绿色荧光粉,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜对样品的结构和形貌进行了表征。XRD光谱表明合成的物质为纯相的KCaY(PO₄)₂晶体,属于六方晶系。扫描电镜照片显示样品呈规则的四、六棱柱形状。对样品的发光性质研究表明,随着Tb³⁺浓度增加,离子间的交叉弛豫增强,发射光的颜色从蓝绿色变为黄绿色。通过在上述样品中共掺杂Eu³⁺,利用Tb³⁺→Eu³⁺的能量传递实现了发射光的颜色从绿色到白色连续调制。该荧光粉适合作为紫外、真空紫外光激发的单一基质白光发射荧光粉。     

稀土离子掺杂LaAlO3:RE3+(RE=Eu,Tb,Sm,Tm)荧光粉的发光性能

采用溶胶凝胶法合成La_1-xAlO₃：xRE³⁺（RE=Eu,Tb,Sm,Tm）荧光粉,对样品进行热重差热（TGA-DTA）、X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）以及荧光光谱（PL）等表征,探讨样品的合成温度及稀土离子掺杂浓度对样品发光性能的影响。研究结果表明,当煅烧温度为800~1 200℃时,所合成样品为三方晶体结构。在紫外光激发下,掺杂离子均表现出特征的f-f电子跃迁发射,在一定掺杂浓度范围内,当Eu³⁺、Tb³⁺、Sm³⁺和Tm³⁺的掺杂浓度x值分别为0.02,0.04,0.005和0.005时,样品发光强度最大,在一定波长激发下,样品分别发射出红光、绿光、橙黄光和蓝光,Eu³⁺-Tb³⁺、Eu³⁺-Sm³⁺和Eu³⁺-Tm³⁺共掺杂有可能获得白光。     

Sr3Gd0.5-xTb0.5(BO3)3∶xEu3+的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备了Sr₃Gd_0.5-xTb_0.5(BO₃)₃∶xEu³⁺系列荧光粉,并研究了其发光性质与能量传递过程。Sr₃Gd_0.5-xTb_0.5(BO₃)₃∶xEu³⁺系列荧光粉在300~400 nm的近紫外光有效激发下产生489,544,594,614,624 nm的发射谱线,分别对应于Tb³⁺和Eu³⁺的特征跃迁。荧光寿命测试表明,随着Eu³⁺掺杂浓度的增大,Tb³⁺寿命逐渐缩短,证实该体系中存在Tb³⁺→Eu³⁺的能量传递过程,能量传递效率最大值为20.53%。在对Tb³⁺和Eu³⁺的能级结构进行分析的基础上,进一步探讨了Tb³⁺→Eu³⁺能量传递过程。Sr₃Gd_0.5-xTb_0.5-(BO₃)₃∶xEu³⁺系列荧光粉具有良好的红色发光性质,是潜在的可以应用于白光LED的光转换材料。     

Eu3+或Tb3+掺杂Y2O3纳米材料紫外激发光谱

采用燃烧法制备了不同Ln³⁺(Ln=Eu或Tb)掺杂浓度和不同平均粒径的Y₂O₃:Ln纳米晶体粉末和体材料样品。研究发现随着粒径的减小,Y₂O₃:Eu电荷迁移带的位置发生红移;并且,由于存在于近表面低结晶度环境中的Eu³⁺数量的增加,小粒径样品(5nm)的电荷迁移带还向长波方向发生了明显的展宽。实验中还观察到Y₂O₃:Tb纳米晶激发谱中4f5d(4f⁸→4f⁷5d¹)跃迁吸收对应激发峰(带)的谱线形状随样品粒径变化存在较大的差异,这是由于Tb³⁺存在于近表面的低结晶度和颗粒内部的高结晶度两种不同环境中,Tb³⁺的4f5d跃迁在两种环境中对应的吸收峰位置不同,当样品粒径发生变化时Tb³⁺处于两种环境中的比例随之变化,造成相应吸收跃迁对应的激发峰(带)强度发生变化,并改变了激发谱的谱线形状。实验中还发现,随着Tb³⁺(或Eu³⁺)浓度的减小,Y₂O₃基质激子跃迁吸收的激发峰对比4f5d跃迁(或电荷迁移带)激发峰的相对强度随之增强。     

Tb/Eu 共掺锌硼磷酸盐白光发光玻璃的制备及其发光性能

采用熔体冷却法,通过控制玻璃基质组成及稀土离子添加量,制备了Tb、Eu单掺和Tb/Eu共掺的锌硼磷酸盐低熔点发光玻璃。测试了样品的红外光谱、吸收光谱、激发与发射光谱和荧光寿命,并计算CIE色坐标,研究了材料的微观结构及发光性能。结果表明：样品中部分Eu³⁺被还原为Eu²⁺,在380 nm波长激发下,Tb/Eu共掺发光玻璃同时出现Eu³⁺红光、Tb³⁺绿光和Eu²⁺蓝光的特征发射。增加基体中B₂O₃含量能强化玻璃网络结构,并改变Eu²⁺/Eu³⁺比例。发射光谱和荧光寿命测试表明,共掺的发光玻璃中存在Eu²⁺→Eu³⁺,Eu²⁺→Tb³⁺和Tb³⁺→Eu³⁺的能量传递。改变Tb、Eu的掺杂浓度能够有效改变发光玻璃的发光强度和颜色,最终得到色坐标为（0.318 7,0.286 1）、色温6 480 K的发光玻璃。     

Y3+和Gd3+对LaBO3:Eu3+发光粉结构和发光性能的影响

采用溶胶凝胶-燃烧法合成了系列不同掺杂浓度Y³⁺和Gd³⁺的LaBO₃∶Eu³⁺发光粉,对其结构、形貌和发光性能进行了表征。XRD研究结果表明：发光粉的结构与基质掺杂离子的种类和掺杂浓度有关系。荧光光谱结果表明：适量比例Y³⁺和Gd³⁺离子掺杂将提高LaBO₃∶Eu³⁺发光粉的发光强度。Y³⁺和Gd³⁺离子最佳掺杂摩尔分数分别为1.5%和12.5%。⁵D₀→⁷F₂与⁵D₀→⁷F₁跃迁发射的相对强度比值说明：掺杂改变LaBO₃∶Eu³⁺中Eu³⁺局域环境的对称性。发光性能改变主要受晶体结构、掺杂离子电负性影响。Gd³⁺离子掺杂更有利于发光粉结构稳定性和发光性能的改善。     

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。     

Simultaneous excitation of Ce and Eu ions in Tb3Al5O12

Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (YAG:Ce) and Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (TAG:Ce) both show the typical Ce³⁺ ion luminescence of the allowed Ce³⁺ d–f transition. Eu³⁺ codoping, however, reveals different results for both matrices: in YAG:Ce,Eu, only the luminescence of the Ce³⁺ ion occurs by excitation within the Ce³⁺ absorption bands. Here, the Eu³⁺ luminescence cannot be sensitized by the Ce³⁺ ion. But in TAG:Ce,Eu, both Ce³⁺ and Eu³⁺ luminescence are measured at several excitation wavelengths: an excitation within the Tb-sublattice results in both Ce³⁺ and Eu³⁺ luminescence, which is not surprising as an energy transfer from Tb³⁺ to Ce³⁺ and Eu³⁺ is well known in literature. In addition, an excitation in the lowest 5d level of Ce³⁺ delivers Eu³⁺ luminescence at room temperature. This means that the Ce³⁺ ion can be used as a sensitizer in the TAG lattice that transfers its energy via the Tb sublattice to the activator Eu³⁺.     

Ce3+/Tb3+/Sm3+共掺CaO-B2O3-SiO2玻璃的光学性能调控

采用高温熔融法制备了Ce³⁺/Tb³⁺/Sm³⁺掺杂的CaO-B₂O₃-SiO₂（CBS）发光玻璃。通过傅利叶红外光谱仪、荧光光谱仪表征了该系列发光玻璃的微观结构和发光性质,并对Ce³⁺到Tb³⁺、Ce³⁺到Sm³⁺之间的能量传递机制进行了研究。结果表明,在339,378,407 nm激发下,单掺Ce³⁺、Tb³⁺和Sm³⁺的CBS玻璃分别发射紫蓝光、绿光和红光,恰好符合混合合成白光的条件。Ce³⁺/Tb³⁺和Ce³⁺/Sm³⁺双掺CBS玻璃的发射光谱以及Ce³⁺衰减寿命的变化证实了Ce³⁺→Tb³⁺和Ce³⁺→Sm³⁺之间存在能量传递,随Tb³⁺和Sm³⁺浓度增加,Ce³⁺的寿命减小,且传递效率由5.4%和5.7%分别增加至24.0%和27.1%。调节3种稀土离子的掺杂浓度并选择合适的激发波长,实现了发光颜色可调,并最终获得白光发射。     

纳米纤维状Sr3Al2O5Cl2:Eu2+,Tm3+的白色长余辉性能

采用高温固相法在800℃下制备出系列白色长余辉荧光粉Sr₃Al₂O₅Cl₂：Eu²⁺,Tm³⁺,并研究了它们的结构、形貌及发光性能。样品Sr_2.91Al₂O₅Cl₂：0.04Eu²⁺,0.05 Tm³⁺具有单一晶相和纳米纤维结构。该样品在紫外光激发下表现出两个很强的宽带发射（分别位于~448 nm和~590 nm）。它的余辉寿命大约是20 min。利用此种荧光粉所制作出的白光LED器件表现出很强的白光发射。     

可调白光发射的Ce-Tb-Eu共掺钙硼硅酸盐发光玻璃

采用高温熔融法制备了Eu单掺和Ce-Tb-Eu共掺的钙硼硅酸盐发光玻璃。使用荧光分光光度计测量了样品的发射与激发光谱,并通过激发、发射光谱和CIE色度坐标对其发光特性进行了研究。结果表明:改变玻璃基质提高其光学碱度,可以大幅度增加Eu³⁺/Eu²⁺比例,增强Eu³⁺的红光发射。在378 nm单色光激发下,Ce-Tb-Eu共掺发光玻璃的发射光谱中同时观测到了蓝光、绿光和较强的红光特征峰。通过调节Tb、Eu的比例,可以使样品发射光谱的色坐标在白光区域内变化,实现白光调控。     

Eu3+掺杂CaWO4红色荧光粉发光性质的浓度依赖关系研究

采用共沉淀法制备了不同Eu³⁺掺杂浓度的CaWO₄荧光粉材料.通过X射线衍射和场发射扫描电镜技术对样品的结构和形貌进行了表征.测量了各样品的激发光谱、发射光谱和荧光衰减曲线, 计算了各样品的部分Judd-Oflet (J-O)参数和^5D_0 (Eu³⁺)能级量子效率,以及荧光粉的色坐标, 讨论了样品电荷迁移带相对强度、J-O参数、量子效率与掺杂浓度的依赖关系.对Eu³⁺掺杂的CaWO₄ 发光材料的光致发光性质的研究表明,在CaWO₄: Eu³⁺中⁵D₀→⁷F₂跃迁的616~nm 红色发光能被394.5~nm和465~nm的激发光有效激发,具有近紫外(或蓝光)激发效率高和猝灭浓度大的优点, 有潜力成为高效的近紫外(或蓝光)激发白光发光二极管用红色荧光粉材料.     

2018年9期电子期刊

采用高温固相法在1 150℃下经二次煅烧合成了双钙钛矿型的红色荧光粉Sr₂ZnTeO₆∶xEu³⁺（x=0.05-0.40）,并进行了相组成、发光性质和热稳定性的研究。结果表明,所合成的Sr₂ZnTeO₆与Sr₂ZnWO₆具有相同的结构,掺杂离子的加入没有改变相结构。样品的激发光谱由电荷迁移带和Eu³⁺离子的特征激发峰组成,主激发峰位于464 nm（⁷F₀→⁵L₆）。样品的发射光谱位于614 nm（⁵D₀→⁷F₂）。Sr₂ZnTeO₆∶xEu³⁺荧光粉的发光强度随着Eu³⁺离子的掺杂,先增大后减小,在x≥0.25时,发生浓度猝灭现象。通过变温荧光发现它具有非常好的热稳定性。由于荧光粉的最佳激发位于464 nm,因而可以用于蓝光激发下的白光LED的红色荧光粉。