不同方法制备Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3+)黄色荧光粉的对比研究（英文）

分别以高温固相法、溶胶-凝胶法和水热-热解法制备了Ce~(3+)掺杂的YAG黄色荧光粉,通过X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)及荧光光谱(PL)进行表征,考察YAG∶Ce~(3+)黄色荧光粉的晶相、形貌及发光性能对制备方法的依赖性。实验表明,三种方法都实现了Ce~(3+)取代Y~(3+)的位置进入晶格,Ce~(3+)掺杂的YAG荧光粉在晶体结构上都保持立方晶体结构。高温固相法所得样品为不规则球形,粒径尺寸较大;溶胶-凝胶法所得样品为纳米尺度范围,细小颗粒团聚严重,水热-热解法所得样品形貌为球形结构且分散性较好,粒度在10μm左右。荧光光谱显示,三种样品都可被460 nm蓝光有效激发,在550 nm处产生宽带发射,但样品发光强度及量子效率差异较大,该现象主要是由样品形貌及粒径尺寸的差异引起的。     

Yb∶Y_3Al_5O_(12)/Y_3Al_5O_(12)复合晶体的制作和光谱性能

采用热键合技术,制作中运用不同的工艺参量制作出12片Yb∶Y3Al5O12/Y3Al5O12(Yb∶YAG/YAG)复合晶体。利用偏光显微镜对其键合界面进行了观察,研究了样品的透射光谱,从而确定出复合晶体合适的制作工艺。通过透射光谱的形状和透射率来表征复合晶体键合界面的质量。研究表明Yb∶YAG/YAG复合晶体键合质量较好,可实现一体化。     

Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3 )的合成及真空紫外发光性质

采用高温固相反应及共沉淀法合成Y3-xAl5O12∶Ce3x (x=0.01,0.03,0.05,0.07,0.09)黄色系列粉末状发光材料。经X射线衍射分析产物为单相,属立方晶系,其结果与JCPDS标准卡(88-2047)相符。分析了两种方法合成的粉末样品的SEM照片,发现共沉淀法不仅能降低合成温度,对细化粉体晶粒粒度也有较大作用。检测了材料的真空紫外激发光谱和发射光谱。发现,Y3Al5O12∶Ce3 的真空紫外激发光谱,在100~300nm范围内呈三个带状峰,峰值分别在126,177,230nm附近。随着Ce3 含量x由0.01增加到0.05,YAG∶Ce3 发射强度逐渐增加到最大值,之后随着x继续增加其发射强度逐渐下降,呈现明显的浓度猝灭现象。     

Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂镓硼锗硅酸盐玻璃发光性能

采用高温熔融法分别制备了高含量Tb~(3+)单掺和Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺的镓硼锗硅酸盐(GBSG)发光玻璃,并分析了其光谱性能。根据Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂的镓硼锗硅酸盐(GBSG)玻璃的激发和发射光谱、荧光寿命衰减曲线等特性,探讨了Dy~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递关系。结果表明:玻璃的发光强度和荧光寿命随着Tb~(3+)、Dy~(3+)含量的增加而减少。与相同摩尔浓度的单掺玻璃相比,共掺玻璃发光强度的衰减速率先减慢而后加快。Tb~(3+)、Dy~(3+)离子之间的能量传递方式为无辐射共振能量传递和~4F_(9/2)+~7F_6→~6H_(15/2)+~5D_4交叉弛豫效应。     

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。     

原材料Y_2O_3的结晶性对Y_2O_2S∶Eu~(3+)发光特性的影响

为进一步提高Y2O2S∶Eu3+的发光性能,采用改善主要原材料Y2O3结晶性的方法,使Y2O2S∶Eu3+红色荧光粉在20 kV和25 kV下发光强度分别增强5%和10%,且不影响色度、粒度、粉体分散性等主要考核指标。提高了粉体的耐电压特性(发射强度与激发电压间的关系特性)。讨论和分析了发射强度增强、电压特性改善的原因:主要原材料Y2O3的结晶性的改善,使得合成的Y2O2S∶Eu3+具有更好的晶体质量,Eu3+离子晶场环境得到进一步改善,从而减弱了无辐射过程及因晶格畸变所造成的能量损失,发光效率得到增强,电压特性得到改善。实验表明,获取高质量多晶Y2O3的最佳分解温度为1400℃左右。     

LiAl_5O_8∶Fe~(3+)发光粉的发光性能(英文)

Fe3+激活的铝酸锂是深红色发射的红色荧光粉,其发射的峰值波长为675nm,呈现出少有的纯正的深红色发光。本文对LiAl5O8:Fe3+荧光粉的基质组成和激活剂浓度进行了研究。结果表明:Fe3+掺杂LiAl5O8的激发光谱,在λem=673nm的波长监测下,有序相的激发光谱在284nm处有强吸收带,为Fe3+-O2-电荷迁移带;激发波长λex=254nm的有序相样品的发射波长峰值为673nm,并伴随一个在长波方向轻微不对称得,发射是属于4T1(4G)-6A1(6S)的跃迁。当原料Li2CO3与Al2O3的量的比为0.21时,样品的发光强度最好;样品的发光强度随激活剂Fe3+的浓度的增加而提高,当浓度达到0.5%时,发光强度达到最大值,超过0.5%时呈现出浓度猝灭效应。     

Yb∶Y_3Al_5O_(12)晶体晶格振动光谱的研究

采用提拉法生长Y3Al5O12(YAG)晶体和Yb3 掺杂原子数分数分别为5%,10%,15%,20%,25%,50%和100%的Yb∶Y3Al5O12(Yb∶YAG)晶体。系统表征和分析了Yb3 掺杂浓度对拉曼光谱的影响。随着Yb3 掺杂浓度的增加,晶体的振动模式没有明显的变化,晶体结构没有改变;在370 cm-1和785 cm-1附近,振动吸收峰的半峰全宽逐渐增大。分析得出,Yb3 掺杂浓度对晶体的晶格、对称性、荧光寿命均有影响,从而可能影响到晶体的光谱和激光性能。     

近紫外光激发单一基质白光荧光粉Ca_3Y_2Si_3O_(12)∶Dy~(3+)的制备及发光特性

采用高温固相法在1 400℃下合成了近紫外光激发的单一基质白光荧光粉Ca3Y2-xSi3O12∶xDy3+。XRD检测结果显示,合成的荧光粉主晶相为Ca3Y2Si3O12。荧光光谱分析结果表明:Ca3Y2-xSi3O12∶xDy3+硅酸盐荧光粉可以被348 nm的近紫外光激发,产生白光发射,两个主发射峰位于481 nm(4F9/2→6H15/2)和572 nm(4F9/2→6H13/2)。用481 nm最强峰监测,得到主激发峰位于348 nm的激发光谱,该光谱覆盖了300~450 nm的波长范围。研究了Dy3+离子掺杂浓度及助熔剂H3BO3对荧光粉发光特性的影响,Dy3+离子的最佳掺杂量x(Dy3+)为5%,助熔剂的最佳质量分数为2%。色坐标分析显示:荧光粉的色坐标随着掺杂离子浓度及助熔剂加入量改变而发生变化。x(Dy3+)为5%且H3BO3的质量分数为2%的样品的色坐标为(0.29,0.33),位于标准白光点的色坐标范围内。     

在Y_3Al_5O_(12):Ce~(3+)中的晶格缺陷和能量传递现象

在绝缘的基质晶格中,使用稀土离子作为发光剂活晶,常常需要大于晶格吸收限的能量进行激发时。激发时,有效的状态密度表明这能量主要是由基质晶格原子吸收的。在这种情况下,在稀土离子产生特征发光以前,一定存在着晶格与激活剂之间的能量传递过程。尽管,在阴极射线管的荧光屏和射线照相象增强屏中,稀土激活的材料是一类重要的荧光体,     

纳米晶ZrO_2∶Dy~(3 )的光致发光和能量传递性质

研究了Dy3 离子掺杂的ZrO2纳米粉体的光致发光性质。观测到Dy3 离子的室温强特征发射和浓度猝灭现象以及基质ZrO2与Dy3 离子之间的能量传递过程。发现了煅烧温度对样品的晶相有明显的影响,随着煅烧温度的变化,晶相也随之改变。晶相的改变使样品的荧光发射产生较大的差异,并观测到两个发射中心。通过对荧光强度与激活离子Dy3 离子浓度的关系研究发现,Dy3 离子在纳米ZrO2基质中存在浓度猝灭现象,最佳掺杂浓度取决于ZrO2基质的晶相,不同晶相导致不同的猝灭浓度,当基质晶相表现为四方相时,猝灭浓度为0.5%,而基质晶相为混合相时,猝灭浓度为1%。能量传递也依赖于样品的晶相。当煅烧温度为950℃时能量传递效果最好,并且从微观结构上给出了解释基质与Dy3 离子之间的能量传递的模型。     

Li~+掺杂Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉材料的发光性能

采用高温固相法制备Li+掺杂Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+长余辉材料,对样品进行X射线衍射、扫描电镜、激发光谱、发射光谱、余辉衰减曲线和热释光曲线表征,研究了Li+掺杂对Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+发光性能的影响。实验结果表明:Li+掺杂对样品激发光谱和发射光谱的峰形、峰位基本没有影响,但是能改善样品的余辉性能。与未掺杂Li+的样品比较,Li+掺杂摩尔分数为2.5%样品的初始发光强度提高了1.5倍,余辉衰减常数提高了1.6倍。通过热释光曲线表征分析陷阱数量并计算了陷阱深度,分析表明,掺杂Li+能增加基质中氧空位的数量,适量增加陷阱深度,从而提高材料的发光性能。     

Ca~(2+)离子替代对Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+),Dy~(3+)结构和发光性能的影响

采用高温固相反应按化学式Sr4-xCaxAl14O25:Eu2+,Dy3+(x=0,0.8,1.6,2.4,3.2,4)配比原料,合成长余辉发光材料.X射线衍射分析表明当x2.4时,产物物相均为Sr4Al14O25正交结构;当x2.4时,产物物相转变为CaAl4O7单斜结构.对掺Ca量不同,但结构仍保持Sr4Al14O25的样品采用360nm激光照射,发射光谱表明样品发光均由以Eu2+为发光中心的电子4f65d→4f7跃迁所致,并且随着Ca掺入量的增加,样品发射光谱峰位逐渐蓝移.这是由于Ca2+取代Sr2+位置后,导致晶格收缩,影响Eu2+的5d能级劈裂情况,从而影响电子4f65d→4f7跃迁.余辉衰减检测和热释光谱分析发现,不同Ca掺入量的样品余辉衰减快慢不同,是由于其中存在的陷阱能级深度不同,且陷阱能级越深,其余辉时间越长.     

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。     

SrAl_2B_2O_7:Dy~(3+)材料的制备及其发光性能

采用高温固相法制备了SrAl2B2O7:Dy3+发光材料.在350nm紫外光激发下,测得SrAl2B2O7:Dy3+材料的发射光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为480,573和678nm;分别和Dy3+的4F9/2→6H15/2,4F9/2→6H13/2,4F9/2→6H11/2的跃迁发射相对应;监测573nm的发射峰,得到材料的激发光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为295,325,350,365,400nm.研究了Dy3+掺杂浓度对SrAl2B2O7:Dy3+材料发射光谱的影响,随着Dy3+掺杂浓度的增大,SrAl2B2O7:Dy3+材料的Iy/Ib逐渐增大,根据Judd-Ofelt理论解释了其原因.随着Dy3+掺杂浓度的增大,Dy3+的4F9/2→6H13/2跃迁产生的573nm发射峰强度先增大,在4%时达到最大值,之后减小,其自身的浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用.不同的电荷补偿剂Li+,Na+,K+的引入均使发光强度得到提高,尤其以Li+最佳,发光强度提高了大约33%.     

γ-辐照对纯Y_2SiO_5和Eu~(3+)∶Y_2SiO_5晶体光谱性能的影响

研究了γ-辐照前后纯Y2SiO5和Eu3+掺杂的Y2SiO5晶体吸收光谱的变化,辐照后,未退火和氢气退火的纯Y2SiO5晶体在260~270 nm和320 nm波段产生了附加吸收峰,分别是由F心和O-心的吸收引起的;经过空气退火的纯YSO晶体中,由于消除了氧空位,因此辐照后没有出现色心吸收峰。在Eu3+∶Y2SiO5晶体中,不但有相同的F心和O-心吸收峰,而且还有Eu2+离子在300 nm和390 nm的吸收峰。随着辐照剂量的增加,色心附加吸收峰增强。空气退火能减少Eu3+∶Y2SiO5晶体中的色心,而氢气退火能增加色心。     

Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米棒的微乳液-微波法制备、表征与发光性能

用简单的微乳液-微波法合成大小和形貌可控的Y2O3∶Eu3+纳米棒晶体。XRD结果表明,所制备样品为Y2O3∶Eu3+纯相,属于体心立方晶系。TEM结果表明,随着水乳比ω0从5变化到35时,粒子发光粉的形状由纳米颗粒状变为纳米棒,纳米棒的直径约为30～50 nm,纳米棒长约为200～300 nm。激发光谱和发射光谱分析表明,最大的激发带是位于254 nm的Eu3+-O2-电荷迁移带。最大发射峰位于611 nm,属于Eu3+的特征发射。Y2O3∶Eu3+纳米发光粉的发光强度随着ω0的增加而增强。发光寿命分析表明Y2O3∶Eu3+纳米棒中Eu3+的发光寿命为2.03 ms。在阴极射线发光真空装置中测得的I-V曲线表明Y2O3∶Eu3+纳米棒薄膜的启动电压仅1 300 V。同时,在2 000 V外加电压下可以清楚地观察到Y2O3∶Eu3+纳米棒的阴极射线发光为Eu3+离子的特征红光。     

GdF_3∶Ce~(3+),Dy~(3+)@GdF_3∶Eu~(3+)核壳结构荧光粉溶剂热法制备及其多色发光性能研究

采用溶剂热法合成了核壳结构纳米荧光粉GdF_3∶Ce~(3+),Dy~(3+)@GdF_3∶Eu~(3+)。XRD衍射图样显示所制备纳米晶为正交相;在Ce~(3+)的8S7/2→6IJ激发峰激发下,该核壳结构具有明显的多色发光性能,而在相应的非核壳结构中却由于Ce~(3+)共掺导致Eu~(3+)出现荧光猝灭现象。基于CIE坐标,可以看出该体系的核壳结构具有比非核壳结构优越的发光性能,这主要是因为Gd~(3+)起到媒介离子的作用。最后,讨论了壳厚度对发光的影响,结果发现当核壳的量比为1∶3时,荧光粉具有最大的发光强度。     

单一基质白色荧光粉Ca_9Al(PO_4)_7:Ce~(3+),Dy~(3+)的制备与发光性能

采用高温固相法在还原气氛下合成了Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+荧光材料,并对其发光特性进行了研究。XRD测试表明所合成样品为纯相Ca9Al(PO4)7晶体。在268 nm紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Ce3+呈现峰值位于363 nm的宽带发射。在350 nm近紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Dy3+发射光谱为窄带谱,主峰分别位于483 nm和574 nm,对应Dy3+的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2特征跃迁,呈黄白光发射。荧光光谱表明:Ce3+,Dy3+共掺之后,Ce3+不仅对Dy3+的特征发射有明显的敏化作用,而且通过调节Ce3+和Dy3+的掺杂比例,可实现从黄白光到白光的颜色变化。研究发现:Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+样品中,掺杂离子的最佳摩尔分数为x=0.02,y=0.02,此时色坐标为(0.306,0.313)。     

近紫外激发BiOCl∶Dy~(3+)白光LED荧光粉的制备及发光性能研究

新型单一基质型白色荧光粉是当前白光LED荧光粉研究的热点。宽带隙半导体BiOCl物化性质稳定,声子能量低,晶体结构对称性低、极化性强,具有作为稀土掺杂荧光粉基质材料的潜质。采用固相法制备了BiOCl∶Dy3+及BiOCl∶Li+,Dy3+荧光粉,并采用XRD、激发和发射光谱研究了其结构和发光特性。XRD结果显示在500℃低温下即可成功合成出纯四方相的稀土掺杂BiOCl晶体,而Li+掺入可进一步提高样品结晶度。在389nm近紫外光激发下,荧光粉具有位于478nm(蓝)和574nm(黄)波段的Dy3+特征发射峰,并呈现较低的蓝黄光发射比例和优异的白光发射特性。相比单掺体系,Li+掺杂不仅使荧光粉发射增强,还实现了发光颜色的调节。研究结果表明,BiOCl∶Dy3+荧光粉制备温度低,具有良好的近紫外光激发和白光发射特性,其较低黄蓝光发射比例性质可能与BiOCl独特的晶体结构有关;上述特性使其可能成为一种新型的潜在近紫外激发白光LED荧光粉。