LnAlO3中Ce3+,Tb3+,Dy3+的发光及Ce-Tb,Ce-Dy的敏化发光(Ln=La,Gd,Y)

本文采用BaF2作为助熔剂和抑制剂经固相反应合成了一系列以LnAlO3(Ln=La,Gd,Y)为基质的磷光体,系统地研究了LnAlO3中Ce3+,Tb3+,Dy3+的发光及Ce-Tb,Ce-Dy的敏化发光,发现随Ln的不同,LnAlO3作为基质对激活剂的发光性质的影响也不同,本文得到一些规律性结果,并作了讨论。     

Dy~(3+),Sm~(3+)和Ce~(3+)离子在M_3La_2(BO_3)_4(M=Ca,Sr,Ba)中光谱性质的研究

本文报导了Dy~(3+),Sm~(3+)和Ce~(3+)离子在M_3La_2(BO_3)_4(M=Ca,Sr,Ba)基质中的激发与发射光谱;研究了Dy~(3+)离子黄蓝发射的相强度随基质化合物的组成和结构的不同而呈现的变化规律;讨论了Sm~(3+)离子电荷迁移激发带的能量与基质中近邻阳离子的关系并分析了Sm~(3+)和Eu~(3+)离子4f电子构型对电荷迁移带能量的影响。本文还给出了Dy~(3+),Sm~(3+)和Ce~(3+)离子发光的浓度淬灭值。     

发光颜色可调的Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉及能量传递

利用高温固相法制备了一系列发光颜色可调的Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)研究了所得荧光粉的相纯度和晶体结构。XRD精修结果表明,当Y~(3+)被Eu~(3+)取代时,Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)系列样品的线性结构变化能很好地符合Vegard定律。此外,通过发射光谱和荧光寿命验证了Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉中Tb~(3+)到Eu~(3+)的能量传递过程。Tb~(3+)到Eu~(3+)的能量传递机理为偶极-偶极相互作用。随着Eu~(3+)掺杂量的增加,荧光粉的发光颜色可以由绿色逐渐过渡到红色。这些结果表明合成的Ba_3YB_9O_(18)∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉在紫外光激发的固态照明领域具有潜在的应用前景。     

KLa(MoO_4)_2∶Yb~(3+),Ho~(3+),Tm~(3+)白光荧光粉的制备及性能研究

采用水热法成功制备了Yb~(3+),Ho~(3+),Tm~(3+)三掺的多晶KLa(Mo O4)2荧光粉。在980 nm激光激发下,KLa(MoO_4)_2∶Yb~(3+),Ho~(3+),Tm~(3+)发出裸眼可见的明亮白光,这其中包括Tm~(3+)离子发出的蓝光(~475 nm)、Ho~(3+)离子发出的绿光(~540 nm)和红光(~651 nm)。根据色度坐标系计算得出的坐标点可以看出,随着Ho~(3+)/Tm~(3+)掺杂浓度之比的增加,KLa(Mo O_4)_2∶Yb~(3+),Ho~(3+),Tm~(3+)所发出的白光呈现从冷白光到暖白光的变化。最后详细讨论了KLa(Mo O_4)_2∶Yb~(3+),Ho~(3+),Tm~(3+)荧光粉可能的发光机制。     

基于KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶的红光聚合物平面光波导放大器

制作了基于KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶材料的工作波长655 nm的聚合物平面光波导放大器。材料的吸收光谱表明,KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶在980 nm附近有很强的吸收。在980 nm激光的激发下,由于Er~(3+)和Mn2+能级之间的能量传递,KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶产生了很强的红色上转换发光。根据KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子的发光特性,制备了KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)NCs-PMMA复合材料,用其作为芯层设计了掩埋形结构光波导放大器,利用传统的半导体工艺完成器件制备。器件测试结果表明,当655 nm信号光功率为0.1 m W、980 nm泵浦功率为260 m W时,器件获得了2.7 d B的相对增益。     

Sm~(3+)在玻璃中的发光以及Sb~(6+)、Ce~(6+)、Gd~(3+)对Sm~(3+)发光性质的影响

本文研究了单掺(Sm~(3+),Ce~(3+)、Gd~(3+).Sb~(3+)、双掺(Sm~(3+)+Ce~(3+)、Sm~(3+)+Gd~(3+),Sm~(3+)+Sb~(3+))和兰掺(Sm~(3+)+Gd~(3+)+Ce~(3+))约四十余种不同玻璃的发射谱和激发谱.探讨了玻璃成份和掺杂离子浓度对Sm~(3+)发光性质的影响以及Ce~(3+),Gd~(3+)、Sb~(3+)、Ce~(3+)+Gd~(3+)对Sm~(3+)的敏化作用。     

绿色荧光粉LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)的制备及发光性能研究

稀土掺杂LaGaO_3荧光粉因具有优良的发光性能、高的显色性和稳定性等优点而适合应用于场发射显示和LED器件中,其中, LaGaO_3∶Tb~(3+)发光强度和色纯度高于商用Y_2SiO_5∶Ce~(3+)荧光粉。通过共掺Sn~(4+)提高LaGaO_3∶Tb~(3+)荧光粉的发光性能使其更好地应用在白光LED中;利用高温固相法制备一系列LaGaO_3∶Tb~(3+)和LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)绿色荧光粉,并通过XRD和光致发光光谱分别对样品的晶体结构和发光性能进行表征。结果表明:掺杂Tb~(3+)和Sn~(4+)分别取代La~(3+)和Ga~(3+)进入到基质LaGaO_3的晶体结构中,并未出现其他杂相,形成纯相的荧光粉。样品的激发光谱均由位于231, 257和274 nm处的宽峰和位于300～500 nm锐利峰组成,其中, 231和274 nm分别对应于Tb~(3+)的4f-5d自旋允许跃迁(LS,~7F_6→~7D_J,ΔS=0)和自旋禁戒跃迁(~7F_6→~9D_J,ΔS=1); 257 nm归因于基质中GaO_6基团自激活光学中心的跃迁; 300～500 nm锐利峰归因于Tb~(3+)的f-f特征激发跃迁,如~7F_6→~5H_6,~5H_7,~5L_6,~5L_9,~5L_(10),~5G_9和~5D_4。相对于LaGaO_3∶Tb~(3+),共掺Sn~(4+)主要提高Tb~(3+)的4f-4f特征激发跃迁强度,主激发峰由Tb~(3+)的f-d跃迁变为f-f跃迁。在380 nm光激发下,样品LaGaO_3∶Tb~(3+)和LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)的发射光谱均由Tb~(3+)的特征跃迁~5D_4→~7F_6(487和493 nm),~5D_4→~7F_5(545 nm),~5D_4→~7F_4(584和589 nm)和~5D_4→~7F_3(622 nm)组成,其中,以~5D_4→~7F_5跃迁为主。样品LaGaO_3∶Tb~(3+)和LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)的CIE色坐标分别位于绿色区域(0.287 4, 0.545 9)和(0.279 7, 0.576 1);荧光寿命分别为1.63和1.38 ms;色纯度分别为54.81%和62.67%。共掺Sn~(4+)不仅没有影响发射峰的位置,而且提高了发射强度(提高近一倍),改变样品的浓度猝灭机理,由双极子-双极子(d-d)相互作用转变为双极子-四极子(d-q)相互作用。LaGaO_3∶Tb~(3+)和LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)中Tb~(3+)的最佳掺杂量分别为0.05和0.07; Sn~(4+)的最佳掺杂量为0.03,说明Sn~(4+)共掺提高Tb~(3+)的最佳掺杂量,有利于发光强度的提高。样品LaGaO_3∶0.05Tb~(3+)和LaGaO_3∶0.07Tb~(3+),0.03Sn~(4+)的光视效能(LER)分别为464和485 lm·W~(-1);内量子效率分别为21.8%和39.2%。随着温度的升高,由于热猝灭,样品LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)的发光强度逐渐下降;但在140℃时,发光强度仍可保持70%以上;通过Arrhenian公式计算,热活化能ΔE为0.169 0 eV,说明样品具有良好的稳定性。结果表明:LaGaO_3∶Tb~(3+),Sn~(4+)可作为绿色荧光粉实际应用于UV激发的白光LED器件中。     

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd~(3+)和Tb~(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能。在275 nm(Gd~(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb~(3+)的特征发射。通过对比不同Tb~(3+)掺杂量下Gd~(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb~(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd~(3+)→Tb~(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb~(3+):4f~8→4f~75d~1)激发下,Gd~(3+)的掺入使得Tb~(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd~(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd~(3+)的掺入对Tb~(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。     

纳米棒状长余辉材料BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)的制备与发光性能

利用硝酸铝、硝酸钡、尿素为原料,以一定比例H_2O/正丁醇及H_2O/正丁醇/SBS的混合液作传递压力的介质,进行反应,然后将得到的前驱体在还原气氛下高温煅烧,得到亮度高,余辉时间长的BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)纳米棒状长余辉发光材料。TEM和SEM测试表明高温煅烧后得到的BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)为棒状结构,其激发光谱和发射光谱均为宽带,主发射峰分别为498 nm,是典型的Eu~(2+)5d→4f跃迁。该方法的特点在于:采用水热法合成的BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光材料一般需经过高温煅烧,容易结块,而在合成制得的产品经1 300℃高温煅烧后仍呈现分散性良好的棒状结构,不需球磨,且发光性能良好,可直接应用。同时将2种不同的实验条件进行比较,发现在不使用表面活性剂的条件下依然可得到分散性良好的棒状BaAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光材料。该制备方法有望在其他铝酸盐和硅酸盐系长余辉发光材料的制备中得到应用。     

CaYAlO_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉的发光性能及Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递

采用溶胶凝胶法合成了CaY_(1-x-y)AlO_4∶xCe~(3+),yTb~(3+)荧光粉,探讨了稀土离子Ce~(3+)、Tb~(3+)单掺及共掺对样品发光性能的影响。研究结果表明,合成的样品为四方晶系的纯相。在368nm光激发下,CaY_(1-x)AlO_4∶xCe~(3+)发射蓝光,发射峰位于445nm附近;在246nm光激发下,CaY_(1-y)AlO_4∶yTb~(3+)发射绿光,发射峰位于418,440,491,548,589,625nm附近。在Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺荧光粉中,Ce~(3+)的能量可传递给Tb~(3+),使Tb~(3+)的发光增强;当用368nm或378nm光激发共掺荧光粉时,Tb~(3+)呈现强烈的绿光发射。调整Ce~(3+)与Tb~(3+)的掺杂浓度可以调整对应的蓝光与绿光的发射强度。     

NaGdF4:Yb3+,H03+与GdF3:Yb3+,H03+纳米材料的合成、形貌控制与发光性质

采用水热法通过调控n(F-):n(Ln3+),pH值以及n(Citrate):n(Ln)等一系列反应条件,合成了六方相的NaGdF4:Yb3,ho3+与GdF3:yb3+,Ho3+纳米上转换材料,实现了形貌的可控合成.利用X射线粉末衍射(XRD),场扫描电子显微镜(SEM)以及发光光谱等手段对产物的物相结构、形貌和荧光...     

硫氧化钇中电荷传递对E_u~(3+)发光特性的影响

本文研究了一些基质中Eu~(3+)的4f~6态的能量移动和Ln_2O_2S(Ln=Ln,Y,Gd和La)中Eu~(3+)的声子边带、线宽和发光衰减。Eu~(3+)的电荷传递态(CTS)可用一模型来描述,在此模型内,空穴从Eu~(3+)传递到向心配位体(Ligand)。由电荷传递态的4f~7(~8s)+空穴组态获得的七重态与4f~6组态的~7F顷相互作用。这效应引起了基质中~7F_J态向低端移动。由于与电荷传递态的混合,~7F_J态的扩散电荷分布,使得它的绝热位能曲线的     

Y_2O_3纳米晶体中Ln~(3+)(Ln=Tb,Tm,Eu)发光浓度猝灭及能量传递的研究

采用燃烧法制备了不同Ln3+(Ln=Tb,Tm,Eu)掺杂浓度和不同粒径的Y2O3:Im纳米晶体粉末样品,并通过高温退火获得了相应掺杂浓度的体材料样品.测量了纳米和体材料样品的发射光谱、XRD谱并拍摄了不同粒径样品的TEM照片.研究了纳米Y2O3:Ln晶体粉末中发光中心的浓度猝灭现象和不同发光中心之间的能量传递行为.研究发现,在Y2O3纳米晶体粉末中,Tb3:5D4→7F5和Eu3+:5D0→7F2发光的浓度猝灭与体材料中相似,而Tb3+:5D3→7F5和Tm3+:1D2→3H4发光的猝灭浓度明显高于体材料.这是因为纳米微晶的界面会阻止能量传递的进行,产生较强的尺寸限制效应,抑制发光材料中发光中心之间能量传递的进行,但不同类型的能量传递对粒径尺寸变化的依赖关系不同.尺寸限制效应对长程相互作用类型的能量传递(如电偶极一电偶极相互作用)的抑制作用明显,对短程相互作用类型的能量传递(如交换相互作用)的影响较小.     

Ca_(2)TbHf_(2)Al_(3)O_(12)∶Ce^(3+),Cr^(3+)石榴石荧光材料的宽带近红外发射与能量传递EI北大核心CSCD

近红外荧光转换型发光二极管(pc‐LED)在光谱分析、生物成像、夜视照明等领域有重要应用价值,得到了人们的广泛关注。本文采用高温固相法制备了一系列Ca_(2)TbHf_(2)Al_(3)O_(12)∶Ce^(3+),xCr^(3+)(CTHAO∶Ce^(3+),xCr^(3+))近红外荧光材料,通过粉末XRD表征结合结构精修技术确定制备的CTHAO∶Ce^(3+),xCr^(3+)为纯相石榴石结构。在该样品中,Tb^(3+)作为基质组成,与掺杂离子Ce^(3+)共同作为Cr^(3+)离子的敏化剂,三者之间存在多种能量传递效应,通过光谱及荧光寿命表征证实存在Ce^(3+)→Tb^(3+)、Ce^(3+)→Cr^(3+)、Tb^(3+)→Cr^(3+)的能量传递过程;重点分析了Tb^(3+)向Cr^(3+)的能量传递机制,以偶极‐四极交互作用为主导,能量传递效率可达79.5%。CTHAO∶Ce^(3+),0.02Cr^(3+)在100℃时的近红外发射强度能保持初始强度的36%,计算得到活化能为0.30 eV。将该样品与410 nm芯片相结合制成器件,在驱动电流为200 mA时,近红外最大输出功率可达7.5 mW,光电转换效率为1.2%。本工作研究了通过多重能量传递提高Cr^(3+)的发光,对于设计和开发Cr^(3+)激发的高效近红外发光材料有一定的指导意义。     

掺杂壳层对增强NaYF_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)体系发光的影响

构建了NaYF_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)/NaYF_4∶x%Ce~(3+)核/活性壳结构,系统地研究了能量激发、吸收、迁移和发射的每一个过程,揭示了活性壳对增强发光所起的作用。研究表明,活性壳增强发光的本质是增加了激发光的吸收效率。而对于量子产率而言,计算得到裸核的荧光量子效率为21.5%,核/惰性壳结构的荧光量子效率为59.8%,核/活性壳结构的荧光量子效率为53.2%。结果表明,与核/惰性壳结构相比,核/活性壳结构的发光量子产率并没有得到提高,甚至还有所降低。     

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。     

ACaPO_4:Eu~(2+),Nd~(3+)(A=Li,K,Na)的近红外发光与能量传递

采用高温固相法制备了ACaPO4∶Eu2+,Nd3+(A=Li,K,Na)系列近红外发光材料,研究了材料中Eu2+对Nd3+的近红外发光的敏化作用。发现共掺Eu2+后,材料的Nd3+的近红外发光显著提高。同时考察了ACaPO4∶Eu2+可见荧光性能、ACaPO4∶Eu2+,Nd3+近红外荧光发光性能及其荧光寿命,研究了不同Eu2+的发射波长对Nd3+近红外发光的敏化效果,分析探讨了ACaPO4体系中Eu2+-Nd3+之间的能量传递机理。在ACaPO4(A=Li,K,Na)中,随基质的不同,Eu2+的发射峰有逐步红移的现象,与Nd3+的不同激发峰重叠程度也会发生明显的变化,表明Eu2+的荧光发射波长是影响能量传递的一个重要因素,可以推测发射波长处于500～550 nm之间的Eu2+对Nd3+近红外发光具有最佳的敏化效果。     

Sr_6Ca_4(PO_4)_6F_2∶Eu~(2+),Mn~(2+)的发光性能调控

以Sr_6Ca_4(PO_4)_6F_2为基质、Eu~(2+)/Mn~(2+)为掺杂离子、H_3BO_3为助剂,利用固相法制备了系列发光材料。由X射线衍射图可知,材料的相是单一的。利用Mn~(2+)离子的浓度猝灭效应以及Eu~(2+)-Mn~(2+)能量传递过程中存在的"瓶颈效应"和"反瓶颈效应"解释了Sr_6Ca_4(PO_4)F_2∶Eu~(2+),Mn~(2+)量子效率降低的原因。通过添加助剂H_3BO_3及调控阳离子的方式有效地提高了Sr_6Ca_4(PO_4)F_2∶Eu~(2+),Mn~(2+)的量子效率,采用精修手段分析了发光中心所处晶体场环境的变化情况,并解释了两种调控过程中Eu~(2+)和Mn~(2+)发射强度变化的原因。     

基于 Eu~(3 +)还原制备 Eu~(3 +)-Eu~(2 +)共存发光材料的研究进展

稀土Eu元素因其优良的光学特性常被作为激活离子广泛应用于无机发光材料中。激活离子的发光性质由自身的价态决定,同时受基质晶体结构影响。不同价态的Eu离子呈现不同的光学特性,当二者共存时有可能得到单一基质的白光。本文主要综述近几年Eu~(3+)-Eu~(2+)共存于铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐及硼酸盐基质中的荧光性能、Eu~(3+)的还原条件及还原机理。     

ZBLAN玻璃中Nd~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)的上转换发光特性

采用高温固相法制备了Nd,Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料.Tm3+,Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%,0.3%,Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%～2%.在室温下,测试了样品在300～1 000nm间的吸收光谱.在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换光谱.实验发现,样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红,蓝和绿)的可见光.由上转换可见光各波段的发射谱线,给出了能级跃迁机制.蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Nd3+的2H7/2到基态4I9/2的跃迁,红光来源于Nd3+的2H11/2到基态4i9/2的跃迁.研究发现,在Nd3+,Tm3+,Yb3+:ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收,能最转移和交叉弛豫等上转换过程.其发光机理是Nd3+,TM3+和Yb3+离子之间的能量转移.根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同,分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响.当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强,大于1.5%后发光开始减弱.