Er3+、Eu3+双掺杂LaOF荧光粉的光学性能研究及防伪应用

有机发光材料可能对人体或环境造成影响,除此之外还有生产成本高、发光易淬灭、发光强度与颜色不易于控制的缺点,因此探索性能优越的稀土发光材料并寻找其应用价值是具有重要意义的。本文基于水热辅助固相法制备出Er³⁺、Eu³⁺离子共掺杂LaOF荧光粉,通过X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)和荧光分析仪对不同Er³⁺掺杂浓度下的LaOF∶Eu³⁺荧光粉体的相组成、粒径尺寸、形貌及荧光光谱进行表征与分析。结果表明：在900℃的温度下煅烧,物相由前驱体LaF₃转变为四方相LaOF,且随着Er³⁺掺杂浓度的升高,在365 nm与393 nm波长激发下均呈现出多色可调谐的发光特性,其中365 nm激发下呈现自橙色光向黄色光的转变,而在393 nm光辐射下则由橙色光向品红色光过渡。将Er³⁺、Eu³⁺共掺杂LaOF荧光粉制成...     

中频溅射技术制备镱铒共掺Al2O3光波导

在硅单晶(100)衬底上用热氧化法氧化一层SiO₂做缓冲层,在高纯铝靶上镶嵌金属Yb,Er,然后用中频磁控溅射法制备了镱铒共掺杂氧化铝薄膜。讨论了靶电压及沉积速率随氧流量的变化的磁滞回线效应,分析得出了沉积氧化物薄膜的最佳氧流量。在室温下检测到了薄膜的位于1535nm的很强的光致发光光谱(PL),并在光学掩模下用BCl₃离子束对薄膜样品进行刻蚀,得到条形光波导。     

由M2参数定义的光束传输变换理论

本文推导了任意光束与M2参数有关的光腰和发散角经过薄透镜的变换规律,定义了广义的R(z),导出了广义的ABCD法则.     

红色荧光粉YF3:Eu3+,Gd3+的制备及发光性能

采用水热法合成了YF₃:xEu³⁺和YF₃:0.14Eu³⁺,0.08Gd³⁺系列荧光粉。通过X射线衍 射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(EDS)、光致发光(PL)和长余辉光谱分别对样品的物相、 结构、形貌、 表面元素、PL和荧光寿命进行了表征。XRD检测表明,合成的样品属正交晶系。ED数据验 证了合成样品的表面元素组分。PL光谱测试表明,YF₃:xE u³⁺的激发光谱由200～300nm的宽带和Eu³⁺ 的系列窄带激发峰组成,YF₃:0.14Eu³⁺,0.08Gd³⁺的 激发光谱由200～300n m的宽带和Eu³⁺,Gd³⁺的系列窄带 激发峰组成。在319nm紫外光激发下,测得YF₃:xEu³⁺ 材料的发射光谱为一个多峰谱,主峰位于593,3nm。 当Eu³⁺掺杂物质的量的浓度大于14%时,出现了浓度猝灭现象。在319nm紫外光激发下,YF₃:0.14Eu³⁺, 0.08Gd³⁺的发射光谱出现Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁ (593nm,橙光)、⁵D₀→⁷F₂(613nm,红光)跃迁发光峰,此时,Gd³⁺ 的掺杂能增强Eu³⁺的发光。通过色坐标分析可知,当激发波长为374nm时,YF₃: 0.14Eu³⁺的色坐标为 (0.337,0.239),是很好的红色发光粉。对YF ₃:xEu³⁺和YF₃:0.14Eu3+ ,0.08G d³⁺的荧光衰减曲线的拟合证实,存在Gd³⁺→Eu³⁺的能量传递。     

用于白光LED的红色荧光粉SrAl2Si2O8:Eu3+,Li+的制备和发光性能研究

采用高温固相法制备了Sr1－x Al₂Si₂O₈:Eu³⁺ x,Li⁺0.03系列红色荧光粉,研究了试样的晶体 结构和发光性质。合成的试样均为纯相的SrAl₂Si₂O₈晶体,单斜晶系,空间群为 C2/m(12); Eu³⁺和Li⁺进入基质晶体中,使得SrAl₂Si₂O₈晶胞参数a、b和c 略微减小,只引起了晶体结构轻 微的畸变。试样的激发光谱由位于220~580nm波长的一个宽激发带 和一组锐线峰构成,其中 395nm波长处Eu³⁺的⁷F₀→⁵L₆激发峰的强度最强。发射光谱位于550~750nm波长范围内呈现多 条锐 线发射,其中595nm和615nm波长处发射峰最 强,分别归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁和⁵D ₀→⁷F₂电偶极跃迁。研究了Eu³⁺浓度对荧光粉发光性能的影响, 结果表明,随着Eu³⁺浓度的增 加,发光强度先增加后减小,最佳掺杂量为0.03,而对试样的色坐标 几乎没有影响;该系列荧光粉浓度淬灭机理为电偶极–电偶极(d-d)相互作用。     

Ce3+对掺Er3+碲铌锌钠玻璃光谱性质的影响

用高温熔融法制备了摩尔组分百分比为75TeO₂- 10Nb₂O₅-10ZnO-5Na₂O-0.5Er₂O₃-xCe₂O₃(x=0.00、0.25、 0.50、0.75、1.00)的碲酸盐玻璃样品。测量了玻璃样品的吸收光谱、上转换 光谱、拉曼光谱和 荧光光谱。结合Judd-Ofelt(J-O)理论计算了玻璃样品的强度参数Ω_t(t=2、4、6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和辐射寿命 τrad,并用McCumber理论计算得到了Er³⁺的受激发射截面。比 较了玻璃样品中Er³⁺的放大器带宽 品质因子(σpeak_e×FWHM)和增 益品质因子(σpeak_e×τm),分 析了Er³⁺/Ce³⁺间能量转移(ET)机 理以及Ce³⁺对上转换发光的抑制作用。研究表明,适量Ce³⁺的引入对于掺Er ³⁺碲铌锌钠玻璃的光谱特性有一定的提高作用。     

YPO4:Dy3+,Eu3+荧光粉的水热合成及白光发射

采用水热法,合成了YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺系列荧光粉。通过X射线衍射(XRD )、扫 描电子显微镜(SEM)、电子散射能谱(EDS)、光致发光(PL)谱和长余辉光谱,分别对样品的物 相、结构和PL进行了表征。 XRD检测表明,合成的样品属四方晶系;荧光光谱测试表明,在234nm紫外光激发下, YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺的 发射光谱呈现Eu3+ 的⁵D₀→⁷F₁(592nm,橙光)和 ⁵D₀→ ⁷F₂(618nm,红光) 的发光峰;而在354nm的激发波长下,YPO₄:0.06Dy³⁺,0.06Eu³⁺的发射光谱 呈现Dy³⁺的4F9/2→⁶H15/2(486nm、蓝 光)和⁴F9/2→⁶H13/2(575nm、黄光)的发光 峰,以及Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁(592nm、 橙光)和⁵D₀→⁷F₂(619nm、红光 )的发光峰。对荧光 衰减谱的双参数拟合证实了Dy³⁺→Eu³⁺能量 传递的存在。色坐标图显示,在234nm紫外光激发下,YPO₄:0.05Dy ³⁺,0.06Eu3+ 是很好的近紫外光激发下的白色荧光粉。     

Comparison of p–n junction formed by BF2 and B implantation in silicon microstrip detector with low and high thermal budget: impact of fluorine on electrical characteristics

The influence of crystal damage on the electrical properties and the doping profile of the implanted p⁺–n junction has been studied at different annealing temperatures using process simulator TMA-SUPREM4. This was done by carrying out two different implantations; one with implantation dose of 10¹⁵ BF₂⁺ ions/cm² at an energy of 80 keV and other with 10¹⁵ B⁺ ions/cm² at 17.93 keV. Substrate orientation 1 1 1 of phosphorus-doped n-type Si wafers of resistivity 4 kΩ cm and tilt 7° was used, and isochronally annealing was performed in N₂ ambient for 180 min in temperature range between 400°C and 1350°C. The diode properties were analysed in terms of junction depth, sheet resistance. It has been found that for low thermal budget annealing, boron diffusion depth is insensitive to the variation in annealing temperature for BF₂⁺-implanted devices, whereas, boron diffusion depth increases continuously for B⁺-implanted devices. In BF₂⁺-implanted devices, fluorine diffusion improves the breakdown voltage of the silicon microstrip detector for annealing temperature upto 900°C.For high thermal budget annealing, it has been shown that the electrical characteristics of BF₂⁺-implanted devices is similar to that obtained in B⁺-implanted devices.     

Effects of incident energy and angle on carbon cluster ions implantation on silicon substrate:a molecular dynamics study

Carbon cluster ion implantation is an important technique in fabricating functional devices at micro/nanoscale. In this work, a numerical model is constructed for implantation and implemented with a cutting-edge molecular dynamics method. A series of simulations with varying incident energies and incident angles is performed for incidence on silicon substrate and correlated effects are compared in detail. Meanwhile, the behavior of the cluster during implantation is also examined under elevated temperatures. By mapping the nanoscopic morphology with variable parameters, numerical formalism is proposed to explain the different impacts on phrase transition and surface pattern formation. Particularly, implantation efficiency (IE) is computed and further used to evaluate the performance of the overall process. The calculated results could be properly adopted as the theoretical basis for designing nano-structures and adjusting devices'' properties.     

荧光粉Sr2SiO4:Eu2+中不同格位发光研究

采用高温固相反应法制备了Sr₂SiO₄:xEu²⁺荧光粉,研究Eu²⁺所占据的 Sr₂SiO₄中Sr1和Sr2两个不同格位及掺杂浓度和激发波长对格位发光的影响。荧 光粉发射光谱为一双峰的宽发射光谱,可拟合为峰值位置位于480nm 和530nm的两条高斯曲线,分别对应Eu²⁺所占据的Sr1和Sr2两 个不同格位的发射。随着 Eu²⁺掺杂浓度增加,Sr1和Sr2格位的发光强度均出现浓度猝灭现象,Sr2格位的 长波长发射峰出现明显红移现象,而Sr1格位的短波长发射峰发生红移-蓝移-红 移现象,这与Sr1和Sr2格位的优先占据以及格位间能量传递有关。随着激发波 长的增加,Sr2格位的长波长发射的发光强度与Sr1格位的短波长发射的发光强 度比值增加,占据不同格位的Eu²⁺对不同激发波长表现出明显的选择激发效应。     

Sm3+离子激活Y2MgTiO6橙红色荧光粉的制备及发光性质研究

采用溶胶-凝胶法合成了一系列橙红色发光的Y_2-2xMgTiO₆∶2xSm³⁺(YMT∶2xSm³⁺,0≤x≤0.11)荧光粉。通过粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光激发和发射光谱对样品进行了表征分析。结果表明,所制备的YMT∶Sm³⁺样品为纯相,无任何杂质;荧光粉颗粒尺寸为2～3μm,分散性较好且无明显团聚。在407 nm的近紫外光激发下,样品的发射光谱在500～700 nm波长范围内存在三个显著的发射峰,分别是603 nm(⁴G_5/2→⁶H_7/2)和650 nm(⁴G_5/2→⁶H_9/2)处较强的红光,以及566 nm(⁴G_5/2→⁶H_5/2)处较弱的绿光。Sm³⁺离子...     

Ag纳米颗粒对Er3+/Yb3+共掺铋锗酸盐玻璃上转换发光性能的影响

采用熔融退火法制备了Er³⁺/Yb³⁺共 掺复合银(Ag)纳米颗粒的铋锗酸盐玻璃,对玻璃样品 进行物理性质、透射电镜(TEM)图像和光谱性能测试,分析了铋锗酸盐玻璃样品中Er³⁺的上转换 发光机理。研究表明:随着退火温度的增加,Ag纳米颗粒不断析出,绿光(527nm波长 )和红光(661nm波长)发光强度都得到了较大增强,在420℃时,上转换发光强度分别为未掺 杂AgCl时的4.45和4.22倍。其上转换发光增强的原因归结于Ag 纳米颗粒表面等离子体共振(SPR)导致局域场电场增强和Ag⁰→Er³⁺的能量转移。     

Progress of d0 magnetism in SiC

The properties of defect-induced ferromagnetism (d⁰ magnetism) in SiC belong to carbon-based material which has been systematically investigated after graphite. In this paper, we reviewed our research progress about d⁰ magnetism in two aspects, i.e., magnetic source and magnetic coupling mechanism. The V_SiV_C divacancies have been evidenced as the probable source of d⁰ magnetism in SiC. To trace the ferromagnetic source in microscopic and electronic view, the p electrons of the nearest-neighbor carbon atoms, which are around the V_SiV_C divacancies, are sourced. For magnetic coupling mechanism, a higher divacancy concentration leads to stronger paramagnetic interaction but not stronger ferromagnetic coupling. So the d⁰ magnetism can probably be explained as a local effect which is incapable of scaling up with the volume.     

K2MgSiO4:Eu3+红色荧光粉的制备与发光性能

采用高温固相反应合成了适合近紫外光-蓝光激 发的K₂MgSiO₄:Eu³⁺红色荧光粉,并对其发光特性进行了研究。X射线衍 射(XRD)测试结果表明,合成样品为纯相晶体。样品激发光谱由O2-→Eu³⁺电 荷迁 移带波长为(200～350nm)和Eu³⁺的特征激发峰(波长为350～500nm) 组成,主峰位于396nm波长处,次级峰位于466nm波长处。在396nm和466nm波长分别激发 下,样品发射峰均由Eu³⁺的⁵D₀→⁷FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,其中619nm波长处发射强度最大。 随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,荧光粉的发光强度增大。在实验测定的浓度范 围内,未出现浓度猝灭现象。样品的色坐标位于红光区,且非常接近NTSC标准。样品发光强 度随温度增加出现温度猝灭现象,发 射峰位置并未出现明显红移。样品中,Eu³⁺在⁵D₀能 级上的荧光寿命约为0.535ms。     

近紫外基白光LEDs用NaY(MoO4)2:Eu3+材料的发光特性

采用固相法于550℃灼烧4h,合成了Eu³⁺ 单掺杂的NaY(MoO₄)₂材料,研究了材料的 发光特性。X射线衍射(XRD)结果显示,掺杂少量杂质的材料仍为纯相的NaY(MoO₄)₂。以 393nm波长 近紫外光作为激发源时,NaY(MoO₄)₂:Eu³⁺可以发射主峰位于616nm波长的红色光,对应Eu³⁺的 ⁵D₀-⁷F₂跃迁发射。研究发现,增大Eu³⁺掺杂量 时,对应材料的发射强度会逐渐增大,但是 未发现浓度猝灭现象,通过相应的衰减曲线解释了此结果。测量不同Eu³⁺掺杂量下 , NaY(MoO₄)₂:Eu³⁺的色坐标结果显示,色坐标基本不变,位于红色区域。上述 结果表明, NaY(MoO₄)₂:Eu³⁺在白光LEDs领域有一定的应用潜力。     

热处理温度对Li2SrSiO4:Eu2+发光性能的影响

采用高温固相反应法制备一种白光发光二极管(LED )用黄色荧光粉Li₂Sr(1－x)SiO₄:xEu²⁺, 研究测试温度和退火温度对Li₂Sr(1－x)SiO₄:xEu²⁺荧光粉发光性能的影响。实验发现,对于 不同掺杂浓度的样品,在不同测试温度下,经过热处理后的样品与未处理样品相 比,激发和发射光谱强度得到普遍提高,原因是热处理后晶体结构的完整性得到 提高。在变温测试下,Li₂Sr(1－x)SiO₄:xEu²⁺的发光性能总体是随着测试温度升高而 下降,但在短波长(500～550nm)范围内的发光性能随着温度升高 而增强。分析表明,这与Li₂SrSiO₄基质材料的晶体结构和掺杂元素有关。     

非稀土红色荧光粉Mn4+:Li2TiO3发光特性研究

利用高温固相法成功合成了非稀土类红色荧光粉 Mn⁴⁺:Li₂TiO₃,并对所制得的样品进行X射线衍射(XRD)、吸收谱和荧光发射谱等 表征。在波长为475nm的LED蓝光照射时,获得了最大强度位于〖J P 〗682nm波长处的红色荧光,量 子效率约为10%,其对应Mn⁴⁺自旋²Eg→⁴A 2g。计 算了晶体场强度因子Dq和Racah参数B、C,并据此分析了Mn⁴⁺在Li₂TiO₃中的电 子云重排效应。通 过改变掺杂浓度,分析了Mn⁴⁺掺杂在Li₂TiO₃中的浓度淬灭效 应。最后进行了LED白光性能 测试。     

CaHPO4:Tb3+纳米晶的相演变与发光性能研究

以无水乙醇作反应溶液,采用室温共沉淀,合成 了CaHPO₄:Tb³⁺绿色荧光粉。用X射线衍射(XRD)、 扫描电镜(SEM)、荧光(PL)光谱、热重(TG)和差示扫描量热(DSC)等分别对所得样品的相结构、形貌、发光 性能以及热稳定性进行研究。研究结果表明,在室温条件下,得到了纯三斜相CaHPO₄:Tb ³⁺;当烧结温度为 400℃时,开始出现相结构转变;温度升高到500℃以上时,晶相完全转变为纯四方晶系Ca₂P₂O₇,但样 品的形貌变化很小,都为分散性比较好、尺寸分布比较均匀的纳米颗粒。同时,利用激发光 谱和发射光谱 研究了Tb³⁺在CaHPO₄和Ca₂P₂O₇基质中的发光性能,在波长为370nm紫外光的激发下,都观察到Tb³⁺的特 征跃迁(⁵D₄→⁷FJ,J=3~6),其中以⁵D₄→⁷F₅ 跃迁发射(544nm)为主,而且CaHPO₄:Tb³⁺的发光强度要明 显强于Ca₂P₂O₇:Tb³⁺。     

用于白光LED的KNaCa2(PO4)2:Eu2+蓝色荧光粉的发光特性

采用高温固相法合成了蓝色荧光粉KNaCa₂(PO₄)₂:Eu²⁺,利用X射线衍射(XRD)和光谱技术等表征了材料的性能。结果显示,少量Eu 2+的掺入并没有影响KNaCa₂(PO₄)₂的晶体结构。 在399nm近紫外光激发下,KNaCa₂(PO₄)₂:Eu²⁺材料发 射蓝光,发射光谱为400～600nm, 主发射峰位于471nm,对应Eu²⁺的4f^65d1→ 4f⁷跃迁发射;471nm发射峰,对应的激发光 谱为250～450nm,主激发峰位于399nm,与近紫外芯片匹配很好。 以365nm近紫外光作为 激发源时,KNaCa₂(PO₄)₂:Eu²⁺材料的发射强度约为商用蓝色荧光粉BAM:Eu 2+的85%;而以 399nm近紫外光作为激发源时,相较于BAM:Eu²⁺,KNaCa₂(P O₄)₂:Eu²⁺材料具有更强的发射强 度。此外,KNaCa₂(PO₄)₂:Eu²⁺和BAM:Eu²⁺的CIE色坐标接近,均位于蓝 色区域,色坐标分别 为(0.154,0.154)和(0.141,0.112)。研究结果 表明,KN aCa₂(PO₄)₂:Eu²⁺是一种在三基色白光LED中有应用前景的蓝色荧光粉。