白光LED用Eu掺杂红色荧光粉

白光LED因亮度高、体积小、寿命长、高效节能、绿色环保等优点而引起人们的广泛关注,但是目前大部分白光LED用荧光粉的不足之处在于其发光效率较低,显色指数较差,色温较高,成本较高等等。红色荧光粉可明显改善白光LED的色温和显色指数,因此红色荧光粉在调制白光LED和改善其显色指数方面具有至关重要的作用。近年来红色荧光粉得到了深入研究,并有不少文献报道了新型的红色荧光粉。本文介绍了Eu~(3+)掺杂的线状红光发射荧光粉、Eu~(2+)掺杂的带状红光发射荧光粉并着重介绍了Eu~(2+)掺杂的新型窄带红光发射荧光粉,以及目前Eu掺杂红色荧光粉发展的不足及其改善方法。     

稀土发光材料中的能量传递与发光颜色调控

白光LED因被认为是下一代的室内照明光源而受到广泛关注。作为白光LED不可或缺的一部分,荧光粉一直是发光材料研究中的重要部分。随着对白光LED性能要求的不断提高,开发具有丰富发光颜色的荧光粉非常重要。而利用激活剂与敏化剂之间的能量传递作用是获得丰富发光颜色荧光粉的一种重要方法。本文综述了近期基于能量传递过程获得不同体系荧光粉的研究进展,其中包括Eu~(2+)-Mn~(2+)/Tb~(3+),Eu~(2+)-Tb~(3+)-Mn~(2+)/Eu~(3+)/Sm~(3+),Ce~(3+)-Mn~(2+)/Tb~(3+)/Dy~(3+)/Cr~(3+)/Pr~(3+)/Eu~(2+),Ce~(3+)-Tb~(3+)-Mn~(2+)/Eu~(3+)/Sm~(3+),Bi~(3+)-Eu~(3+)/Sm~(3+),Tb~(3+)-Eu~(3+)/Sm~(3+),基质-Ln~(3+)等体系,这为稀土荧光粉的进一步研究提供一定的指导作用。     

Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉的研究进展与应用

具有窄带发射的无机发光材料既可协同提升照明器件的显色指数和流明效率(如窄带红色发光材料),也可增大液晶显示器件的色域(如窄带蓝色、绿色和红色发光材料),在照明和显示用发光二极管(light-emitting diodes, LED)器件中具有重要的应用前景。其中稀土发光材料中常用的Eu~(2+)和Ce~(3+)离子具有4f-5d跃迁,但由于晶体场效应而呈现不同程度的峰展宽效应,迄今为止,人们发现的Eu~(2+)和Ce~(3+)掺杂的窄带发射发光材料基质体系十分有限,特别是Eu~(2+)掺杂的新型窄带荧光粉研究是一项重要挑战。近年来,人们首先在Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基氮化物窄带荧光粉研究中取得了重要进展,发现了一系列具有潜在应用前景的窄带氮化物红光发射材料。而最近,本课题组在Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉研究领域获得了突破,基于此,概述了Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉的研究进展与应用,指出了UCr_4C_4基氮化物与硅酸盐的结构演变特征,并由此总结了几类UCr_4C_4基窄带硅酸盐化合物的结构特点和Eu~(2+)掺杂荧光粉的发光特性,进一步地对Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉的应用进行了介绍,指出了当前在调控其光色和提升其化学稳定性所面临的挑战和所做的一些有意义的尝试。最后对Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基氧化物窄带荧光粉的未来发展进行了展望。     

稀土双掺发光材料的制备与发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了系列Li_2Eu_(4-x)(MoO_4)_7:xYb~(3+)红色荧光粉。研究结果表明Li_2Eu_(3.76)Yb_(0.24)(MoO_4)7在615 nm处发出的红光明显强于未掺杂第二稀土的Li_2Eu_4(MoO_4)_7荧光粉。Yb~(3+)离子掺杂能够将吸收的能量很好地传递给激活离子Eu~(3+),从而起到能量传递的作用。该系列荧光粉可被395 nm的近紫外光和465 nm的可见光有效激发,在615 nm处发射亮红光,对应于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2跃迁,其色度优于商用红粉Y_2O_2S:Eu~(2+),能够用于紫外光和蓝光芯片激发的白光LED用红色荧光粉。     

Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射性能

采用高温固相烧结法制备了系列Dy单掺杂、Eu,Dy共掺杂和Sr,Eu,Dy共掺杂的Y_2O_3纳米荧光粉.借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的晶体结构和形貌,优化了工艺过程和参数.系统测试了稀土掺杂Y_2O_3荧光粉的激发光谱和发射光谱.在330 nm光激发下,研究了Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射特性,并通过调节Eu,Dy掺杂浓度,获得了CIE为(0.32,0.33)和色温为6100 K的强白光发射.进一步讨论了Sr~(2+)离子对Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉白光特性的影响.结果表明,Sr~(2+)的掺入可明显改善Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射.     

NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)红色荧光粉制备及发光性能的研究

实验通过传统的高温固相合成法合成了一系列的NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)红色荧光粉。NaSr_(3.98)B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉具有立方相晶体结构,空间群为Ia-3d,其结构内拥有两个不同配位的发光中心分别为八配位和六配位。NaSr_(3.98)B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉的激发光谱可以与近紫外LED芯片很好地符合,由于Eu~(2+)离子的4f65d1→4f7能级跃迁,使得NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉表现出发光中心位于610 nm附近的红色宽带发射,半高宽约为110 nm。NaSr_(3.99)B_3O_(8.1)N_(0.6):0.02Eu~(2+)荧光粉的最佳掺N浓度为x=0.8,其寿命在两个不同的发光中心的平均衰减时间分别为603和510 ns。在y=0.02时,NaSr_(4-y)B_3O_(8.1)N_(0.6):yEu~(2+)荧光粉的发射光谱发生了浓度猝灭现象,计算得到其激活剂离子间的临界距离为2.712 nm,导致浓度猝灭的激活剂离子之间的相互作用的方式为偶极子-偶极子。以上结果表明,NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉有望成为白光LED的光色转换材料。     

荧光粉Ba_(5-3x/2)B_4O_(11):xEu~(3+)的制备及发光性能

采用高温固相烧结法成功制备了Ba_(5-3x/2)B_4O_(11):xEu~(3+)(x=0. 02～0. 22)荧光粉,利用XRD和SEM等对荧光粉进行了结构和形貌表征。在激发波长为393 nm的条件下,发射峰(596、621、657和706 nm)与Eu~(3+)的5D0-7FJ(J=1,2,3,4)电子跃迁相对应,其中621 nm最强发射峰由Eu~(3+)离子5D0→7F2电偶极跃迁造成。文章还研究了Eu~(3+)掺杂浓度对Ba_(5-3x/2)B_4O_(11):xEu~(3+)发光性能的影响,结果表明,荧光粉的发光强度随着Eu3+掺杂量的增加呈现先增大后减小的趋势,Eu~(3+)最佳掺杂量为0. 16。     

Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)单基质白光荧光粉的制备与发光性能

为了探究在Dy~(3+)掺杂Ba_3Y(PO_4)_3荧光粉中共掺Eu~(3+)离子对其发光性能的影响,我们采用传统高温固相法制备了一系列Dy~(3+)、Eu~(3+)单掺杂和共掺杂Ba_3Y(PO_4)_3荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、荧光发射光谱和荧光衰减曲线对样品进行了表征。结果表明,所制备的荧光粉呈闪铋矿立方相。在近紫外光激发下,Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+)发射光谱在487和578 nm处有两个窄带发射峰,呈冷白光发射;Ba_3Y(PO_4)_3∶Eu~(3+)发射光谱的窄带发射位于594和616 nm处,呈发橙红光。在Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)中,由于Eu~(3+)离子补偿Dy~(3+)冷白光发射所缺的红色组分,从而实现了色纯度高、色温适中的暖白光发射。进一步探索了Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)荧光粉发光机理。所制备的Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)单基质白光荧光粉在白光近紫外激发白光二极管(UVWLED)领域具有潜在应用价值。     

Ca10(Si2O7)3Cl2:Eu2+Mn2+单-基质白光荧光粉的发光性质

用高温固相法合成了颜色可调的Ca10(Si2O7)3Cl2:Eu2+Mn2+荧光粉.研究了它的发光性质和Eu2+与Mn2+之间的能量传递.Eu2+离子在Ca10(Si2O7)3Cl2晶体中形成了峰值为426 nm和523 nm的5d→4f跃迁发光,Eu2+中心向Mn2+中心传递能量,敏化Mn2+离子4T1(4G)-6A1(6S)跃迁而产生585 nm的黄光发射.黄绿蓝3个发射带叠加在单一基质中实现了白光发射.3个发射带的激发谱范围位于250-480 nm处,Ca10(Si2O7)3Cl2:Eu2+Mn2+在紫外-近紫外波段(350～410 nm)范围内有很强的激发,是一种适合InGaN管芯激发的单一基质白光LED荧光粉.     

MeSiO3：Eu,Bi的合成和发光性能

用高温固相反应合成了MeSiO_3:Bi、MeSiO_3:Eu和MeSiO_3:Eu,Bi(Me=Mg,Ca,Sr,Ba)系列发光体。通过发光光谱的测试,研究了基质中不同碱土金属离子对Bi~(3+)和Eu~(3+)发光特性的影响以及对Bi~(3+)敏化Eu~(3+)发光效果的影响,得出了最佳组成和合成条件。在CaSiO_3:Bi中,Bi~(3+)的最大吸收峰值位于283nm,最大发射位于353nm,最佳掺杂量为0.02mol/基质mol;在CaSiO_3:Eu,Bi中,Bi~(3+)的最佳含量为0.007mol/基质mol,Eu~(3+)的最佳含量为0.040mol/基质mol;在MeSiO_3:Eu,Bi中,Bi~(3+)都能敏化Eu~(3+)发光,Bi~(3+)的吸收带位置因Me不同而不同,激发Bi~(3+)时,产生Eu~(3+)和Bi~(3+)的共同发射。Me=Mg或Ca时,Eu~(3+)的发射较弱,Bi~(3+)的发射较强;Me=Sr或Ba时,Eu~(3+)的发射很强,Bi~(3+)的发射很弱。Me=Sr时Bi~(3+)对Eu~(3+)的敏化效果最好。Bi~(3+)对Eu~(3+)的~5D_0→~7F_1跃迁发射的敏化效果优于对~5D_0→~7F_2,跃迁发射。     

Gd2ZnTiO6∶Dy3+, Eu3+单基质白光荧光粉的制备与发光性能

采用溶胶-凝胶法制备出Dy³⁺, Eu³⁺共掺杂Gd₂ZnTiO₆白光荧光粉. 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 光致发光(PL)光谱对荧光粉的物相、 形貌及荧光性质进行了表征. 结果表明, 所制备的样品均为双钙钛矿结构, 属于单斜晶系(空间群: P2₁/n), 形貌为2~5 μm无规则形状的颗粒. 在392 nm近紫外光的激发下, Gd₂ZnTiO₆∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉展现出Dy³⁺的蓝光、 黄光发射以及Eu³⁺的特征红光发射. 此外, 通过调节Dy³⁺和Eu³⁺的掺杂浓度, 可实现低色温的暖白光发射. 基于样品优异的荧光性能, 该荧光粉在近紫外激发白光LED中具有一定的开发潜力.     

KMnF3的熔盐法合成及掺铕体系的发光性质

采用简单的熔盐法合成了KMnF₃单相样品及稀土离子铕掺杂的KMnF₃（KMnF₃：Eu）荧光样品. X射线粉末衍射（XRD）表征结果显示,KMnF₃属立方晶系,为AMF₃型钙钛矿结构氟化物. 对样品KMnF₃：Eu的发光性质进行了研究,荧光光谱分析结果表明,Mn²⁺,Eu²⁺与Eu³⁺这3个发光中心共存于KMnF₃：Eu体系中. 讨论了改变掺入Eu离子的摩尔分数对Mn²⁺,Eu²⁺以及Eu³⁺发光强度的影响.     

在发光二极管背光源上极具应用前景的Beta-sialon (Si6-zAlzOzN8-z):Eu2+窄带绿色荧光粉

基于氮化镓的白光发光二极管(LED)是目前一项崭新的背光源技术,广泛应用于宽色域、高光效的液晶显示屏。 在此项技术中,作为关键材料的荧光粉决定着背光单元的色域范围、发光效率和可靠性,因而要求它应具合适的发射波长和窄带发射。 β-sialon:Eu²⁺(sialon:silicon aluminum oxynitride(赛龙))就是一款非常适合背光应用的绿色荧光粉,这得益于其位于525~545 nm发射峰和只有55 nm狭窄的峰宽。 此文回顾和综述了β-sialon:Eu²⁺的合成方法、光谱特性、电子结构、晶体结构、可靠性和它的具体应用。 计算模拟和实验测试结果表明,Eu²⁺位于沿c轴方向的大孔道之中,并与6个最紧邻的(O,N)原子等距离配位。 因而,Eu²⁺的狭窄发射峰源自于Eu²⁺局域结构的高度对称性。 β-sialon:Eu²⁺的发射波长和带宽都能通过组成裁剪,即z值,进行调控;低z值组成能够实现更短波长发射和更窄带宽。 与传统的基于钇铝石榴石(YAG)荧光粉的背光源相比,β-sialon:Eu²⁺再搭配红色荧光粉制备的背光源具有更宽的色域,色域范围可提高15%以上。 其优异的发光性能和高可靠性使得β-sialon:Eu²⁺成为应用于先进显示屏的极其重要的绿色发光材料。     

Preparation and Luminescence Properties of Color-tunable Single-phased LaPO4: Eu3+/Tb3+ Phosphors

A novel series of color-tunable single-phased phosphors La_1-x-yPO₄:xEu³⁺/yTb³⁺(x=0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05; y=0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20) was synthesized via microwave-assisted co-precipitation method with diammonium hydrogen phosphate as precipitant. The morphology, crystal structure and photoluminescence properties of the as-prepared samples were characterized by means of X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and fluorescence spectrophotometer. The results reveal that the as-synthesized samples calcined at 1100℃ display spherical morphology with uniform distribution. Upon excitation with 350 nm ultraviolet radiation, the LaPO₄:Eu³⁺/Tb³⁺ phosphors showed a green light peaking at 543 nm assigned to the characteristic ⁵D₄-⁷F₅ emission of Tb³⁺ and a red light peaking at 591 nm corresponding to the characteristic ⁵D₀-⁷F₁ emission of Eu³⁺ simultaneously. For the Eu³⁺/Tb³⁺ co-activated phosphors, Tb³⁺ acts as an efficient sensitizer to enhance the emission intensity of Eu³⁺ ions. The energy transfer mechanism and the emission color tunability of LaPO₄:Eu³⁺/Tb³⁺ have been studied. The results indicate that a color-tunable luminescence(from green to white to red) can be achieved by adjusting the Eu³⁺/Tb³⁺ doping ratio in the LaPO₄ host matrix.     

Li2O-CaO-Gd2O3-SiO2:Eu,Bi体系的结构和发光性能之间的关系

用X射线粉末衍射法研究了Li₂O-CaO-Gd₂O₃-SiO₂:Eu,Bi发光体系的物相组成随Gd₂O₃含量的变化,探讨了不同硅酸盐物种和结构对Eu³⁺和Bi³⁺发光特性的影响。结果表明,无Gd₂O₃组分时发光体是β-CaSiO₄多晶体,当Gd₂O₃/SiO₂比超过2.5%时,Ca₂Gd₈(SiO₄)₆O₂和LiGd₉(SiO₄)₆O₂物相逐渐增加,当其成为主要物相时,EU³⁺发光呈数倍增强,这2种含钆物相的结构既利于EU³⁺的红光发射又利于敏化剂向激活剂传输能量,所形成的固熔体是优良的发光基质材料。     

Studies on long lasting optical properties of Eu2+ and Dy3+ doped di-barium magnesium silicate phosphors

Di-bariummagnesium silicate phosphors doped with europiumand dysprosium were prepared under a weak reducing atmosphere. X-ray diffraction pattern of the sample was also done that confirmed the proper preparation of the phosphor. Scanning electron microscope (SEM) images confirmed that the sample has regular surface and uniform grain size distribution. Comparative studies of phosphorescence decay of Ba₂MgSi₂O₇:Eu²⁺, Dy³⁺ phosphors with different concentration of Dy³⁺ were done. The phosphor with 0.5/1.5 mol% of Eu/Dy, exhibited optimum green color afterglow properties. This emission is expected to arise due to transition of Eu²⁺ ions from any of the sublevels of 4f⁶5d¹ configuration to ⁸S_7/2 level of the 4f⁷ configuration. For a suitable trap depth, the trap concentration is expected to be proportional to the concentration of Dy³⁺. These traps are responsible for holding the charge career for a reasonable time, subsequently for increasing the time of afterglow. Hence, optimum Dy³⁺ concentration produces the longer afterglow duration with higher intensity of luminescence signals. Trap depth were also calculated using thermoluminescence glow curve which was indicative of formation of traps suitable for long afterglow.     

d-f跃迁发光稀土配合物研究进展

稀土配合物独特的发光性质使其在众多领域有很大的应用价值.其中,d-f跃迁发光稀土配合物具有跃迁宇称允许、激发态寿命短和光谱可调等特点,但相关研究还有待进一步深入.本文介绍了稀土配合物的发光机制,综述了具有d-f跃迁发光性质的稀土配合物(主要是Ce3+,Eu2+,Yb2+和Sm2+配合物)的研究进展,并初步总结了配合物分...     

荧光粉Ba5-3x/2B4O11∶xEu3+的制备及发光性能

采用高温固相烧结法成功制备了Ba_5-3x/2B₄O₁₁∶xEu³⁺(x=0.02~0.22)荧光粉,利用XRD和SEM等对荧光粉进行了结构和形貌表征。 在激发波长为393 nm的条件下,发射峰(596、621、657和706 nm)与Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J(J=1,2,3,4)电子跃迁相对应,其中621 nm最强发射峰由Eu³⁺离子⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁造成。 文章还研究了Eu³⁺掺杂浓度对Ba_5-3x/2B₄O₁₁∶xEu³⁺发光性能的影响,结果表明,荧光粉的发光强度随着Eu³⁺掺杂量的增加呈现先增大后减小的趋势,Eu³⁺最佳掺杂量为0.16。     

共掺Tm~(3+)离子对CaAlSiN_3∶Eu~(2+)红色荧光粉发光性能的影响

通过高温固相法,合成了Eu~(2+)单掺和Eu~(2+)、Tm~(3+)共掺CaAlSiN_3荧光粉。结合荧光光谱、余辉发射光谱和余辉衰减曲线及热释发光等测试手段对其进行了表征分析。结果表明,CaAlSiN_3∶Eu~(2+)具有主峰位于630 nm的明显的红色长余辉发光;共掺杂Tm~(3+)离子的引入,产生了654和800 nm的荧光和余辉,同时,Tm~(3+)的共掺,使CaAlSiN_3∶0.1%Eu~(2+),Tm~(3+)样品位于89.0℃热释光峰位消失,表明Tm~(3+)共掺杂改变了CaAlSiN_3∶Eu~(2+)荧光粉中的陷阱能级及其分布,从而减弱了CaAlSiN_3∶Eu~(2+)的630 nm红色可见光部分余辉发光性能。