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。     

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.     

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℃。     

Dy~(3+),Sm~(3+)共掺杂Ca_2A1[AlSiO_7]荧光粉的发光性质研究

采用高温固相反应法合成了一系列Dy~(3+)、Sm~(3+)单掺杂和共掺杂铝方柱石发光材料,详细地研究了Dy~(3+)、Sm~(3+)掺杂对铝方柱石的结构和发光性质的影响。XRD结果表明Dy~(3+)、Sm~(3+)离子单掺杂和共掺杂样品均形成了单相的铝方柱石结构化合物,并没有改变基质的晶体结构。发光光谱表明,通过调节Dy~(3+)、Sm~(3+)离子的掺杂比例,发光颜色可实现从黄色到黄白色的可控调节。此外,发射和激发光谱表明,Dy~(3+)与Sm~(3+)离子之间存在有效的光谱重叠,暗示着Dy~(3+)→Sm~(3+)的能量传递。荧光寿命衰减结果进一步证实Dy~(3+)与Sm~(3+)离子之间是一种无辐射共振能量传递方式。     

(LaO)_3BO_3基质中Tb~(3+)的发光特性

在 2 54nm紫外光 (UV)激发下 ,研究了 (La O) 3 BO3 基质中 Tb3 + 的激发光谱、发射光谱、发光寿命与Tb3 +浓度的关系 ,并探讨了 Tb3 +的 5D3 → 7F4 跃迁发射的自身浓度猝灭机理。在阴极射线 (CR)激发下 ,研究了 (L a O) 3 BO3 :Tb3 + 的发光强度与 Tb3 + 浓度、加速电压及电流密度的关系。发现在 UV或 CR两种激发条件下 ,试样均能发出明亮的绿色荧光 ,有望成为一种有发展前途的绿粉     

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。     

K_2ZnSiO_4∶Eu~(3+)红色荧光粉的制备及发光性能

采用高温固相法合成了适合近紫外光、蓝光激发的K2ZnSiO4∶Eu3+红色荧光粉,研究了该荧光粉的发光特性。XRD结果显示,所合成的荧光粉主晶相为K2ZnSiO4。样品的激发光谱由O2-→Eu3+电荷迁移带(200~350nm)和Eu3+离子的特征激发峰(350~500nm)组成,最强峰位于396nm,次强峰位于466nm。在396nm和466nm激发下,样品均呈多峰发射,分别由Eu3+离子的5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,其中619nm处峰值最大。增加Eu3+离子的掺杂浓度,荧光粉的发光逐渐增强。在实验测定的浓度范围内,未出现浓度猝灭现象。不同Eu3+浓度样品的色坐标均位于色品图红光区,非常接近NTSC标准。     

绿色荧光粉NaCaPO_4∶Tb~(3 )的制备与发光特性

采用高温固相法合成了适用于UVLED芯片激发的NaCaPO4∶Tb3 绿色荧光粉并对其发光性质进行了研究。该荧光粉的发射峰位于418,440,492,545,586,622nm,分别对应Tb3 的5D3→7F5、5D3→7F4、5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F3能级跃迁。其中位于492,545nm的发射峰最强,样品发射很好的绿光。主要激发峰位于380~400nm之间,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED芯片的发射相匹配。考察了Tb3 掺杂浓度和Li ,Na 和K 作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响:Tb3 的最佳掺杂浓度为10%,以Li 的补偿效果最好。NaCaPO4∶Tb3 是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。     

新型绿色荧光粉BaLa_2ZnO_5∶Tb~(3+)的合成与发光性质

采用高温固相法合成了适合紫外-近紫外激发的BaLa2-xZnO5∶xTb3+绿色荧光粉,并对样品的晶格结构和发光性质进行了研究。结果表明:BaLn2ZnO5属于四方晶系,具有空间群I4/mcm,基本结构由LaO8、BaO10和ZnO4多面体组成。样品的激发光谱为4f75d1宽带吸收,激发峰位于241 nm和279 nm。用279 nm紫外光源激发样品,发射峰位于548 nm。在Tb3+掺杂量为x=0.3时发光强度最大。掺杂量x0.03时发生浓度猝灭现象。根据能量共振理论,BaLa2-xZnO5∶xTb3+荧光粉的浓度猝灭机理是电偶极-电偶极相互作用。     

Ca_2SnO_4:Tb~(3+)绿色荧光粉的制备及光致发光研究

采用高温固相法合成了Ca2SnO4∶Tb3+绿色荧光粉。利用X射线衍射分析了Ca2SnO4∶Tb3+物相的形成。测量了Ca2SnO4∶Tb3+的激发和发射光谱,激发光谱由一个宽激发峰组成,研究了Tb3+浓度对样品激发光谱的影响,结果显示,随Tb3+浓度增大,宽带激发峰发生了红移。发射光谱由四个主要发射峰组成,峰值分别位于491,543,588和623nm处,Tb3+以5 D4—7 F5(543nm)跃迁发射最强,低掺杂浓度下,Tb3+的7 F6能级出现斯托克劈裂,劈裂峰(481nm处)随Tb3+浓度增加,先增强然后减弱;在发光强度方面,随Tb3+浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,当Tb3+摩尔浓度为9%时,发光强度最大,根据Dexter理论,确定了在Ca2SnO4基质中Tb3+自身浓度猝灭机理。荧光寿命测试表明Tb3+在Ca2SnO4基质中荧光衰减平均寿命为4.4ms。     

Eu~(3+)掺杂方钠石荧光材料的合成及发光特性

采用水热反应及后期热处理工艺合成了Eu3+掺杂方钠石结构的荧光材料Na8Al6Si6O24(OH)2·(H2O/NO3)2∶Eu3+。SEM图像显示,所合成的样品由一些长棒状和不规则多面体结构组成,平均粒径约为0.6μm和2μm。样品在394 nm(对应于Eu3+离子的7F0→5L6跃迁)激发下发出单色性较好的红色荧光,相应的色坐标值为(0.613 6,0.337 7),色纯度为85.5%,量子效率为0.36。随着Eu3+掺杂摩尔分数的增大,样品的红色荧光增强。当Eu3+摩尔分数超过7%时发生部分相变现象。发光热猝灭研究发现,样品的相对亮度和红色比在37~100℃内比较稳定。     

绿色荧光粉NaCaPO4：Tb3+的制备与发光特性

采用高温固相法合成了适用于UVLED芯片激发的NaCaPO₄:Tb³⁺绿色荧光粉并对其发光性质进行了研究。该荧光粉的发射峰位于418,440,492,545,586,622nm,分别对应Tb³⁺的⁵D₃→⁷F₅、⁵D₃→⁷F₄、⁵D₄→⁷F₆、⁵D₄→⁷F₅、⁵D₄→⁷F₄、⁵D₄→⁷F₃能级跃迁。其中位于492,545nm的发射峰最强,样品发射很好的绿光。主要激发峰位于380~400nm之间,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED芯片的发射相匹配。考察了Tb³⁺掺杂浓度和Li⁺,Na⁺和K⁺作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响:Tb³⁺的最佳掺杂浓度为10%,以Li⁺的补偿效果最好。NaCaPO₄:Tb³⁺是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。     

Tb3+掺杂高密度锗酸盐闪烁玻璃的发光性质

采用高温熔融法制备了Tb³⁺掺杂高密度锗酸盐玻璃。分别测试了该玻璃的透过光谱、密度、荧光光谱、荧光寿命及X射线激发发光光谱,揭示了该玻璃的物理化学性质和发光性质。透过光谱表明该玻璃具有良好的可见光透过率。高含量的Lu₂O₃和Gd₂O₃使得玻璃的密度高达6.4 g/cm³。该玻璃在377 nm光和X射线激发下发出强的绿光。544 nm发光的荧光寿命为1.325~1.836 ms。研究结果表明,Tb³⁺掺杂高密度锗酸盐玻璃是一种可用于慢速事件X射线探测器的候选闪烁材料。     

基质对Tb3+单掺荧光玻璃发光性质的影响

采用高温熔融法制备了Tb³⁺单掺硼酸盐、硅酸盐和磷酸盐荧光玻璃和相应的玻璃基质。根据紫外-可见透射光谱计算了Tb³⁺在不同基质中从⁷F₆ 到⁵D₃和 ⁵D₄能级的实验振子强度,解释了不同基质中Tb³⁺发射光谱的变化原因。结果表明：因为对称性差,在磷酸盐玻璃基质中,Tb³⁺在542 nm和585 nm处的发射峰有劈裂现象。在硼酸盐和硅酸盐基质中,Tb³⁺ 的⁵D₃能级上的粒子通过交叉弛豫过程被倒空并转移到⁵D₄能级,故⁵D₃能级发光（413 nm和436 nm）不明显;在磷酸盐基质中,Tb³⁺的⁵D₃能级上的粒子数较少,没有交叉弛豫产生,故⁵D₃能级发光最强。在3种基质中,Tb³⁺从⁵D₄能级发射的特征峰489,542,585,620 nm的强度顺序是硼酸盐>硅酸盐>磷酸盐,与Tb³⁺在不同基质中从⁷F₆ 到 ⁵D₄能级的实验振子强度顺序一致。     

Tb~(3+)掺杂含SrF_2纳米晶硅酸盐微晶玻璃的光谱性质

通过高温熔融法和后续热处理制得Tb~(3+)掺杂含SrF_2纳米晶的透明硅酸盐微晶玻璃。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见透过光谱、荧光光谱、荧光寿命和X射线激发发光光谱(XEL)探讨了基础玻璃和微晶玻璃的结构和光谱特性。XRD结果表明,玻璃中析出晶体为SrF_2纳米晶,衍射峰随着热处理温度的升高和时间的延长而逐渐明显,晶粒也随热处理温度的升高和时间的延长越来越大。在376 nm紫外光和X射线激发下,与基础玻璃相比,微晶玻璃发光显著增强,且发光强度随热处理温度的升高和时间的延长而逐渐增强。     

Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用高温熔融法制备Ce~(3+)或Tb~(3+)单掺和Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明:在紫外光的激发下,Tb~(3+)掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm),而Ce~(3+)掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃,在紫外光和X射线激发下均观察到Ce~(3+)离子敏化Tb~(3+)离子发光的现象,这是由于存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量转移。Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%,此时Ce~(3+)离子向Tb~(3+)离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下,Ce_2O_3摩尔分数为0.2%的Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi_4Ge_3O_(12)(BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍,积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%,这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。     

高Tb3+离子含量磁光玻璃的Faraday效应及发光性能

采用高温熔融法制备了高Tb³⁺离子含量的GeO₂-B₂O₃-SiO₂系统磁光玻璃,测试了其Verdet常数和发光性能,探究了玻璃的Faraday效应、发光性能及光学碱度。研究结果表明:Verdet常数和光学碱度均随着Tb₂O₃含量的增加而线性增大,当Tb₂O₃摩尔分数为70%时,Verdet常数达到-5 000 min·T^-1·cm^-1 (632.8 nm),所有磁光玻璃样品随Tb₂O₃含量变化均发出明亮的黄绿光。由于浓度猝灭效应,高Tb₂O₃含量缩短了Tb³⁺离子间距,增强了交叉弛豫效应,降低了发光强度和荧光寿命。     

LiCaBO_3:Sm~(3+)材料的发光特性

以CaCO3(99.9%)、Li2CO3(99.9%)、Na2CO3(99.9%)K2CO3(99.9%)、H3BO3(99.9%)、Sm2O3(99.9%)为原料,按所设计的化学计量比称取以上原料,在玛瑙研钵中混合均匀并充分研磨,装入刚玉坩埚,采用固相法制备LiCaBO3:Sm3+材料;通过美国XRD6000型X射线衍射仪和日本岛津RF-540荧光分光光度计对材料的性能进行表征,所有测量均在室温条件下进行。LiCaBO3:Sm3+材料的发射光谱由三个橙红色发射峰组成,主峰位于561,602,651nm,分别对应Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2跃迁;监测602nm发射峰,得到其激发光谱由320～420nm的宽激发带组成。由激发和发射光谱看出,LiCaBO3:Sm3+能够有效地被紫外LED芯片激发,发射红色光。研究了Sm3+浓度(x)对LiCa1-xBO3:xSm3+材料发射强度的影响,结果表明:随Sm3+浓度的增大,发射强度先增强后减弱,Sm3+掺杂摩尔分数为3%时,发射强度最大,依据Dexter理论,计算得出其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用。掺入电荷补偿剂Li+、Na+和K+均提高了LiCaBO3:Sm3+材料的发射强度。     

Tb3+掺杂硅酸盐闪烁玻璃发光特性

对Tb³⁺掺杂的硅酸盐闪烁玻璃进行了研究。对玻璃基质、敏化剂、发光激活剂组分进行了优化,改进了熔制温度、保温时间、气氛等工艺条件。根据氟化物具有较好的稀土可溶性,具有相对较低的声子能量,调整了闪烁玻璃中的氟化物含量。讨论了Tb³⁺离子和Gd³⁺,Dy³⁺离子对闪烁玻璃发光性能的影响。闪烁玻璃样品的激发和发射光谱、光衰减时间谱等结果显示:闪烁玻璃基质中由Gd³⁺和Dy³⁺离子向发光中心Tb³⁺离子的无辐射能量共振转移以及在一定浓度范围内Tb³⁺离子之间的交叉弛豫过程对玻璃的发光性能有重要影响。Tb³⁺离子在一定浓度范围内具有自敏化效应,随着Tb³⁺离子浓度的增加,绿色荧光得到增强,蓝紫色荧光减弱,Tb³⁺掺杂硅酸盐闪烁玻璃的发光性能有明显的提高。