(Eu2+,Nd3+): CaAl2O4的长余辉发光及机理的研究

采用高温固相反应法制备了Eu²⁺: CaAl₂O₄、(Eu²⁺,Nd³⁺): CaAl₂O₄, 等系列材料.测量了其激发、发射光谱及余辉衰减曲线.分析了掺杂稀土离子对长余辉发光的作用.并对其发光机理进行了深入地探讨.     

SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉发光材料的喷雾热解制备及其表征

采用喷雾热解两段法制备了SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺长余辉发光材料,并利用XRD、SEM、荧光长余辉亮度测试等方法分析了不同制备工艺条件下SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺发光材料的结构、形貌以及发光性能的变化。结果表明:采用喷雾热解两段法可制备出球形SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺长余辉发光材料,SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺的晶体结构与α-SrAl₂O₄磷石英晶体结构相同。热解温度、还原温度、添加剂对产物的形貌、粒度分布、发光性能有较大影响。较之高温固相法,喷雾热解法制备的SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺具有发光性能好、形貌好、粒度分布窄等优点。     

氧空位对Eu2+, Dy3+掺杂的Ca5MgSi3O12发光及余辉性能的影响

利用高温固相法合成了稀土离子Eu²⁺, Dy³⁺掺杂的Ca₅MgSi₃O₁₂长余辉发光材料. 利用光谱学证明了在材料内部存在与氧空位有关的缺陷发光. 通过对比不同条件下合成样品的发光及余辉性能, 发现氧空位对材料的发光及余辉均起到促进作用. 同时发现氧空位发光可以向发光中心传递能量. 利用热释光曲线系统的分析了氧空位对余辉性能的影响. Ca₅MgSi₃O₁₂:Eu²⁺,Dy³⁺是一种潜在的长余辉发光材料. 关键词： 长余辉 氧空位 能量传递 热释光     

新型电子俘获型材料β-Sr2SiO4:Eu2+, La3+长余辉和光激励发光性能的研究

通过高温固相法在还原气体保护下制备出β-Sr₂SiO₄: Eu²⁺, La³⁺系列样品. 通过样品光谱显示, 光致发光、余辉及光激励发光中心均来自于Eu²⁺离子; 并且La³⁺ 的掺入有效增强光致发光、余辉及光激励发光强度. 热释光与余辉衰减测试证明, 与单掺Eu²⁺样品所具备的缺陷数量相比, 共掺La³⁺样品在浅陷阱区(T1区)较多的俘获中心数量是导致其余辉性能优化的主要因素; 其光激励发光强度的增强则归因于在深陷阱(T3区)的俘获中心数量增加. 共掺样品放置15h并在980nm红外激光激励后, 表现出光激励长余辉发光现象. 此现象的出现, 为电子俘获型材料的浅陷阱对深陷阱中的载流子再俘获过程的存在提供了直接证据. 因此, β-Sr₂ SiO₄: Eu²⁺, La³⁺ 材料可视为一种潜在的长余辉和光激励发光材料.     

基质组成对Eu,Dy共掺杂铝酸锶发光性能的影响

研究了基质组成对xSrO·yAl₂O₃:Eu²⁺,Dy³⁺体系长余辉发光性能的影响,并对其影响机理进行了探讨.XRD分析结果和长余辉发光性能表明,改变Al₂O₃/SrO比率可以获得长余辉发光性能较好的三种基质相:SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺和SrAl₄O₇:Eu²⁺,Dy³⁺.激发与发射光谱性能分析和余辉衰减特性分析结果表明,随着基质中Sr/Al比例的减小,激发光谱向短波方向延伸,发射峰蓝移,初始余辉亮度越高,余辉持续时间越长.热释光谱分析表明,贫锶相晶格中的陷阱深度与密度较大,因而显示出较好的长余辉发光性能.     

长余辉材料Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+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。     

蓝色长余辉材料Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+及其基质的VUV-UV激发特性

Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺是一种有效的蓝色长余辉材料,采用高温固相法合成了Sr₂MgSi₂O₇,Sr₂MgSi₂O₇:Dy³⁺,Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺及Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺,利用同步辐射研究了它们的VUV-UV激发特性.在真空紫外光激发下,在基质中发现了稍弱的位于385nm的发射带,在双掺杂的样品中,除了Eu²⁺的4f5d→4f发射带(465nm)外,还观察到了575nm处的发射峰;通过和Dy³⁺单掺杂样品的发射谱比较,发现它是来自于Dy³⁺的4f-4f(⁴F_9/2→6H_13/2)跃迁.在它们的激发谱上可以看出Dy³⁺与基质发射的有效激发均处于真空紫外区,在近紫外及可见区激发下未见到它们发光.另外在Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺中观察到Dy³⁺的发射也说明了Dy³⁺在该类长余辉材料中不仅作为陷阱用来延长余辉,而且也以发光中心形式存在于基质中.     

长余辉发光材料CaAl2O4∶Eu2+,Gd3+ 的制备和发光性能研究

采用高温固相法制备了CaAl₂O₄∶Eu²⁺,Gd³⁺ 长余辉发光材料。利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱测试等手段对所制备的样品进行结构表征和发光性能的分析,探究Eu²⁺摩尔分数为3.5%,硼酸质量分数为0.5%,Gd³⁺摩尔分数分别为2%,3%,4%,5%时样品的发光性能。研究结果表明:实验成功地合成了CaAl₂O₄∶Eu²⁺,Gd³⁺粉晶,并且Eu²⁺和Gd³⁺的引入并未引起CaAl₂O₄晶体结构的改变。样品的激发光谱和发射光谱均为宽带谱,且发射光谱的最大峰值位于444 nm左右,属于Eu²⁺的4f⁶5d→4f⁷跃迁,所发光为蓝光。蓝色荧光粉CaAl₂O₄∶3.5%Eu²⁺,3%Gd³⁺的发光强度最好。     

激发波长和Eu2+的掺杂量对Sr4Al14O25 ∶ Eu2+ , Dy3+发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法在低温、还原气氛下制备了长余辉发光材料Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺,Dy³⁺。用X射线粉末晶衍射对其进行了物相鉴定,表明在1 200 ℃已经得到纯相的Sr₄Al₁₄O₂₅ 产物。研究了铕和锶的比值、激发光波长对所制备的Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺, Dy³⁺发光性能的影响并对其影响机理进行了探讨。样品的发光性能测试结果表明:采用溶胶-凝胶法制备长余辉发光材料Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺, Dy³⁺,其灼烧温度比高温固相法灼烧温度低;激发光谱向长波方向延伸时,在488 nm处发射峰增强,在410 nm处发射峰减弱;在一定范围内发光强度随着Eu²⁺量的增加而增强,Eu²⁺的最佳掺杂量为0.007, Eu²⁺的掺杂量超过0.007时会发生浓度猝灭。     

Eu,Dy共掺杂SrAl2O4长余辉材料制备新工艺

活化Al-Sr合金粉末水解制备SrAl₂O₄长余辉材料的前驱体,并采用高温固相反应法制备出Eu,Dy共掺杂的SrAl₂O₄长余辉材料,对其微观结构和发光特性进行了研究。实验结果表明:前驱体中Al、Sr元素在微观状态下分布均匀,所制成的长余辉发光材料的发射主峰位于520nm附近,为典型的Eu²⁺离子4f5d-4f的特征发射,初始亮度达到18cd/m²,余辉时间长达46h。     

亚微米Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+的水热共沉淀制备及发光性能研究

通过水热共沉淀方法制备了亚微米长余辉发光材料Sr₂MgSi₂O₇：Eu²⁺,Dy³⁺,使用X射线衍射、扫描电镜、光致发光以及热释发光光谱对所合成的材料进行了研究。结果表明：在1 000℃下烧结4 h的样品为四方晶系单相,结晶度随着烧结温度的升高而进一步改善,所制备的材料分散性良好,尺寸在200~300 nm之间。在399 nm激发下,样品呈现出主峰位于467 nm的蓝光发射,来自于Eu²⁺的5d-4f跃迁。在1 100℃烧结获得的样品的长余辉发光优于1 000℃烧结的样品。样品的热释光谱为一个不对称分布的宽带,主峰位于330~340 K之间,热释光谱对应的峰值范围有利于产生长余辉发光。     

全光谱照明LED中的蓝绿色荧光粉研究

采用高温固相法合成了BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺蓝绿色荧光粉,在440~460 nm蓝光激发下,该荧光粉发射峰值波长488 nm的蓝绿色光。通过共掺杂微量Mg²⁺和Ge⁴⁺离子,BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺蓝绿色荧光粉的热猝灭性能显著提升。在蓝光芯片激发下,使用BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺蓝绿色荧光粉搭配Y₃（Al,Ga）₅O₁₂:Ce³⁺黄绿色荧光粉以及CaAlSiN₃:Eu²⁺红色荧光粉,可以封装色温6 500 K、显色指数Ra达到96.5、所有特殊显色指数R1~R15都大于90的全光谱白光LED。通过封装老化测试,Mg²⁺和Ge⁴⁺离子掺杂的BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺蓝绿色荧光粉较未掺杂的荧光粉老化性能提升近1倍。     

Sr3B2O6：Eu3+,Li+荧光粉的合成与发光性能

采用高温固相法合成Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺红色荧光粉,考察了激活剂Eu³⁺和电荷补偿剂Li⁺浓度对Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺荧光粉发光性能的影响。结果表明：适量掺杂Eu³⁺、Li⁺离子并不改变Sr₃B₂O₆的结构。当Eu³⁺掺杂量为4%、Li⁺的掺杂量为8%时,在900 ℃下灼烧2 h可以得到发光性能最佳的Sr_2.9B₂O₆：0.04Eu³⁺,0.08Li⁺红色荧光粉。以394 nm的近紫外光激发时,Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺荧光粉发射出红光,对应于Eu³⁺的4f-4f 跃迁,其中以614 nm附近的⁵D₀→⁷F₂跃迁发光最强,是一种有潜力用于白光LED的红色荧光粉。     

微波场对(Ba,Sr)3MgSi2O8：Eu2+,Mn2+荧光粉中Mn2+ 660 nm红光能量传递的影响

研究了2.45 GHz微波灼烧(Ba,Sr)₃MgSi₂O₈：Eu²⁺,Mn²⁺荧光粉的非热效应对Mn²⁺离子660 nm红光发射强度的影响。在相同的加热温度条件下,增加微波场的输出功率,微波非热效应导致Eu²⁺离子蓝光的跃迁概率增加,Eu²⁺通过(Ba,Sr)₃MgSi₂O₈基质晶格把能量传递给Mn²⁺,进而使Mn²⁺的跃迁概率增加,导致红光发射增强。提出了一种微波场非热效应对能量传递影响的新观点,认为在微波加热过程中强微波磁场可能会对像Mn²⁺这样具有顺磁性的激活剂离子的能级结构和能量传递性质产生干扰作用。     

实验优化设计Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)的合成及长余辉特性

为了得到最长有效余辉时间的Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉,应用二次通用旋转组合设计对实验进行全程优化,建立了稀土离子掺杂浓度Eu~(2+),Dy~(3+)和有效余辉时间的二元二次回归方程模型,应用遗传算法计算得到有效余辉时间的理论最大值.采用高温固相法合成了最优掺杂浓度Sr_2MgSi_2O_7:0.5mol%Eu~(2+),1.0mol%Dy~(3+)的荧光粉,在370nm激发下观察到了465nm的特征发射,这归因于Eu~(2+)的4f65d1—4f7跃迁.测量了最优荧光粉的热释发光特性,计算得到了陷阱深度为0.688eV,讨论了长余辉发光的特性.     

草酸沉淀法制备细颗粒红色荧光粉Y2O3：Eu3+的发光特性

对草酸作为沉淀剂制备的细颗粒红色荧光粉Y₂O₃:Eu³⁺进行结构和发光特性研究,结果表明:其一次粒径为20～30nm,团聚尺寸D₅₀=0.53μm。该荧光粉最大激发峰位于252.2nm,较微米级荧光粉233nm红移了19.2nm;最大的发射峰位于612nm,与微米级的相比几乎没有差别。Eu³⁺离子的掺入构成了发光中心,其最佳掺杂的质量分数为9%,荧光粉发光的猝灭浓度由微米级的6%提高到9%。由于纳米晶存在表面缺陷和悬挂键,其亮度约为微米晶的70%左右,随着团聚尺寸的增加、煅烧温度的提高和助熔剂的加入,荧光粉的发光强度增大。包膜能部分消除表面缺陷和悬挂键,提高发光亮度。荧光粉的色坐标为x=0.6479,y=0.3442。     

红色长余辉材料Zn3(PO4)2：Mn2+,Ga3+的合成及光谱性质

采用高温固相法合成α、β和γ-Zn₃(PO₃)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246nm(α)、234nm(β和γ)的宽带谱。α相的发射光谱为位于508nm的锐线谱,β和γ相的发射光谱均存在两个谱带,分别位于508nm的绿色光谱区和616nm的红色光谱区。两种发射均归属为Mn²⁺的⁴T₁(⁴G)→⁶A_1g(⁶S)跃迁,但是由于Mn²⁺在Zn₃(PO₃)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。     

Eu3+激活的La2Mo2O9红色荧光粉的制备与性能

利用高温固相法制备了Eu³⁺掺杂的La₂Mo₂O₉红色荧光粉,并对这种荧光粉的结构及发光性质进行了研究。XRD结果表明,实验合成了单一立方相的La₂Mo₂O₉荧光粉体。该荧光粉的激发光谱由一宽带和一系列的锐峰组成;发射光谱由一系列锐峰组成,这些都与Eu³⁺的特征跃迁⁵D_J(J=0,1)和⁷F_J(J=1~4)相对应。结果表明该荧光粉可被395nm的紫外光和470nm的可见光有效激发,并发出峰值位于620nm左右的红光,亮度可达到传统红色荧光粉Y₂O₂S:Eu³⁺的1.5倍以上,这表明它可以作为蓝+黄模式白光LED的红色补光粉,也可以作为UV-LED激发三基色荧光粉体系中的红色荧光粉。研究了Eu³⁺的掺杂浓度以及不同助熔剂对样品发光性质的影响。Eu³⁺的摩尔分数为0.3时,发光强度达到最强。质量分数为3%的NH₄Cl作为助熔剂时效果最好。