Mn2+, Pb2+共掺杂ZnS纳米材料制备及光致发光

采用聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为表面包覆剂,在室温大气条件下的水溶液中制备了ZnS:Mn,Pb纳米晶。讨论了Mn²⁺和Pb²⁺掺杂量对ZnS纳米发光材料光致发光强度的影响,确定了Mn²⁺和Pb²⁺掺杂量相对于Zn²⁺的最佳的量的比,并对其发光机理进行了初步的探讨。     

玻璃基质中ZnS纳米晶Mn2+的EPR谱

用融熔法制备分散有ZnS:Mn²⁺纳米晶的纳硼硅(Na₂O-B₂O₃-SiO₂)玻璃在不同温度、时间对样品进行退火处理,得到不同尺寸的纳米晶.研究了玻璃基质中ZnS:Mn²⁺纳米晶的EPR谱、微波功率饱和EPR谱及发射光谱,发现Mn²⁺有二种组态,即替位组态和间隙位组态.分析结果表明替位组态Mn²⁺及周围立方晶场的畸变程度直接影响光学发光特性.     

红色长余辉材料Mg2SiO4：Dy3+,Mn2+的制备及发光特性

用高温固相法制备了长余辉发光材料Mg₂SiO₄:Dy³⁺,Mn²⁺,对这种材料的红色长余辉性质进行了研究.对以不同掺杂浓度单掺杂Mn²⁺、单掺杂Dy³⁺以及双掺杂Dy³⁺,Mn²⁺的Mg₂SiO₄体系,通过在紫外激发下的发射光谱及其激发光谱的研究,确认了在双掺杂体系中,峰值为660nm的发光带对应着Mn²⁺的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S)跃迁,Mn²⁺为主要发光中心.Mn²⁺的660nm发射的激发谱分布很宽,样品在近紫外和可见光区都有良好的吸收,长波边可达600nm,是这种材料的一个显著优点.还研究了双掺杂体系中Dy³⁺对Mn²⁺的660nm发光带的敏化作用.另外,通过对单掺杂、双掺杂体系热释光曲线的比较,揭示了双掺杂体系中Dy³⁺的陷阱作用.     

2018年5期 电子期刊

研究了不同Mn/Pb量比的Mn掺杂CsPbCl₃（Mn：CsPbCl₃）钙钛矿量子点的发光性质。Mn/Pb的量比增加引起的Mn²⁺发光峰的红移,被认为是来源于高浓度Mn²⁺掺杂下的Mn²⁺-Mn²⁺对。进一步研究了Mn：CsPbCl₃量子点的发光效率与Mn/Pb的量比之间的关系,发现随着量比达到5：1时,其发光效率明显下降。这种发光效率下降是由于Mn掺杂浓度引起的发光猝灭。Mn：CsPbCl₃量子点的变温发光光谱证实,随着温度的升高,Mn离子发光峰蓝移,线宽加宽,但其发光强度明显增加。     

低温扩散Mn2+制备ZnSⅩⅣMn,Cu电致发光材料

研究了不同Mn的化合物掺杂在不同退火处理条件下对ZnSⅩⅣMn,CuACEL粉末的发光亮度的影响.在低温下扩散Mn²⁺掺杂的方法,有效降低了Mn盐中其它杂质对发光的影响,和直接高温法制备的ZnSⅩⅣMn,CuACEL材料相比,提高了材料的发光亮度.     

Mn4+掺杂的新型铝酸盐红色长余辉材料

用高温固相法合成了红色长余辉发光材料LiAl₅O₈:Mn⁴⁺,Li₅AlO₄:Mn⁴⁺,LiAlO₂:Mn⁴⁺,发现前两种材料有红色余辉,这方面并没有报道过,并对这两种材料的发光性能作了研究,指明了不同基质中发光强弱不同原因。对不同Mn⁴⁺掺杂浓度的材料做了浓度依赖关系研究,确认Mn⁴⁺的发光是²E→⁴A₂的跃迁。Mn⁴⁺的发光是个宽带谱,材料在紫外区有强的吸收,发射谱范围可达620~770nm,峰值在675nm。对长余辉机制进行了探讨。     

纳米晶体ZnS：Mn2+发光寿命异常减缩机理的探讨

纳米晶体ZnS:Mn²⁺中Mn²⁺粒子⁴T₁→⁶A₁的发光寿命比晶体减缩了5个量级,这颇令人费解,因为通常解除自旋禁戒的磁作用远无如此强的效应.假定基质态的自旋不为零,且考虑了Mn²⁺的d电子和基质之间的交换库仑作用.若基质存在比Mn²⁺的⁴T₁激发态能量略高的某种激发态,则这种交换库仑作用将导致这两种激发态之间的混合,从而可解除发光能级弛豫中的自旋禁戒.这种混合随基质颗粒尺寸的减小而加强.我们并对此机制进行粗略的数值估计,给出了和实验相容的结果.     

锰离子对镥基纳米晶体的荧光调控与增强

通过调控Mn²⁺的掺杂浓度,在镥基纳米晶体成功地实现了六方、四方混合相到纯四方相的相位转变,并详细讨论了其相变机理. 时域和频域光谱的分析表明,立方相Na₅Lu₉F₃₂：40% Mn²⁺,20% Yb³⁺,2% Ln³⁺（Ln=Er³⁺,Ho³⁺）纳米晶体内的准纯红色荧光发射主要由Mn²⁺和Ln³⁺之间的两步能量转移引起. Mn²⁺掺杂后引起了发光离子附近局域对称性的降低,使得电偶极跃迁的辐射速率明显增加,进而导致了上转换、下转换荧光的极大增强. 该研究结果在生物荧光成像、太阳能电池效率的提高方面具备潜在的、广阔的应用前景. 关键词： 镥基纳米晶体 电偶极跃迁 两步能量转移 局域对称性     

退火处理对ZnS: Cu,Mn电致发光材料亮度的影响

ZnS系列电致发光已经在低亮度照明、液晶显示、汽车和航空仪表等领域得到广泛的应用.Mn、Cu是ZnS电致发光材料常用的激活剂,Mn²⁺在晶体中形成橙色发光中心,发光中心波长580nm;Cu⁺在晶体中不但形成发光中心,还形成发光所必需的Cu_xS,因此二者对发光亮度有明显的影响.由于ZnS:Cu,Mn橙色发光材料中的Mn掺杂量较大,影响了发光材料的内在结构,在灼烧过程中Mn化合物的其他成分还可能对发光材料的亮度产生了不利的影响,导致发光材料的亮度远低于蓝绿色材料.采用在退火过程中添加适量的Mn、Cu化合物,通过低温扩散的方式,使Mn²⁺均匀进入到ZnS晶格,获得了亮度较高的ZnS:Cu,MnACEL粉末材料.并对制备工艺中Cu、Mn含量、掺杂Mn化合物的形式、退火温度等对发光亮度的影响进行了讨论.实验中发现,在三种Mn化合物中(碳酸锰、乙酸锰、硫酸锰),以乙酸锰掺杂的材料亮度最高.得到Mn(以乙酸锰为添加物)的添加量为2%、Cu的添加量为0.1%、退火温度为700℃时,所制备的材料亮度最高.低温退火时掺杂Mn的材料亮度比常规材料的亮度高出1倍.     

ZnSⅩⅣMn水溶胶的合成

在不同条件下合成了ZnSⅩⅣMn水溶胶,ZnSⅩⅣMn微粒的尺寸与溶液pH、S^2-浓度等有关.pH>7时所得样品因氧化致使其颜色随pH的增加而由白色向棕色变化.Mn²⁺离子的特征发射强度亦受合成条件影响.掺杂浓度为4%时,可获得最大的发射强度.样品在酸性及碱性范围内均有最强发射峰,碱性条件下的最大发射强度约为酸性下的两倍.此外,过量的S^2-可引起Mn²⁺发射的猝灭.     

分散有ZnS:Mn2+纳米超微粒的有机薄膜的制备和光学性质

近年来,半导体超微粒的合成及光物理性质研究已成为活跃的领域.由于量子尺寸效应引起的量子点能级结构的变化及其光学性质已经作了大量研究[1-4].1993年,Bhar-gava首次报导了化学反应合成的ZnS Mn超微粒的光学性质[5],掺杂半导体纳米材料的出现,为纳米科学的研究开辟了新的领域.     

ZnS:Mn2+,Sm3+粉末材料中Mn2+和Sm3+之间的能量传递

研究了ZnS粉末材料中Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用.通过测量单独由Mn2+或Sm3+掺杂及Mn2+,Sm3+同时掺杂的ZnS粉末材料的发射光谱、激发光谱、发光衰减以及选择激发发光光谱,证实了Mn2+和Sm3+之间存在偶极子-偶极子相互作用的无辐射能量传递.同时还计算了能量传递几率和传递效率.     

ZnS:Mn2+,Sm3+中Mn2+、Sm3+中心之间能量传递的分时光谱研究

前一阶段我们比较系统地研究了ZnS:Mn2+,Sm3+材料中Mn2+中心和Sm3+中心之间的能量传递。通过测量ZnS:Mn2+、ZnS:Sm3+和ZnS:Mn2+,Sm3+三种材料的发射光谱、激发光谱、选择激发发光光谱,证实了Mn2+中心和Sm3+中心之间存在偶极—偶极相互作用的无辐射能量传递。为了进一步研究Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用及其物理特点,我们又仔细测量了上述三种不同类型材料的分时光谱,这不仅可以更清楚地了解激发停止后Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用,而且有效地解决了Mn2+中心发射光谱和Sm3+中心某些特征光谱线交叠引起的测量发光衰减的困难。     

ZnS型荧光粉的粒度、形貌和荧光发射谱的研究

本文主要对两种 Zn S型荧光粉 Zn S∶ Cu+和 Zn S∶ Mn2 +进行了研究。我们烧制了两种样品之后 ,对其进行了超声分散和包膜。经过超声分散和包膜处理后的样品的粒度分布分别为高斯型粒度分布 ,两者的中心粒度分别为 1 0微米和 2 0微米。两种样品的 SEM实验结果表明 ,经分散和包膜之后的颗粒形貌基本为圆形 ,颗粒的分散度很好 ,我们还分别测量了两者经过处理后的样品的荧光发射谱。 Zn S∶ Cu+ 的绿色发射峰值为 1 8860 cm- 1,Zn S∶ Mn2 + 的橙色发射峰值为 1 71 0 0 cm- 1。     

SiO2气凝胶中ZnS∶Mn纳米微晶的发光性质

利用溶胶 凝胶法在SiO2 气凝胶中制得了ZnS∶Mn纳米微晶 ,并对微晶的X射线衍射谱、激发 发射光谱、发光效率、时间分辨光谱进行了研究 ,讨论了发光性质变化的原因。实验表明 ,Mn2 + 在纳米微晶中的发光效率相对于体材料有明显的提高 ,弛豫时间也比在体材料中缩短了约一个数量级     

ZnS:Mn2+超微粒的制备及光学性质研究

近年来,半导体超微粒的合成及光学性质研究迅速发展成为活跃的领域.已经采用化学方法成功地将纳米半导体超微粒分散于玻璃、液体或高分子材料中.     

Synthesis and fluorescence properties of pure and metal-doped spherical ZnS particles from EDTA-metal complexes

Monodispersed spherical ZnS particles as well as doped with Cu, Mn ions were synthesized from metal-chelate solutions of ethylenediamine tetraacetate (EDTA) and thioacetamide (TAA). The characterizations of the ZnS-based particles were investigated via TEM, SEM, XRD, TG/DTA and PL measurements. The sphere size was controlled from 50 nm to 1 μm by adjusting the nucleation temperatures and molar ratio of Zn-EDTA to TAA. The emission intensity continuously increased with the increase of the particle size. When the ZnS microspheres were annealed at 550-800 °C, there were two specific emission bands with the centers at 454 nm and 510 nm, which were associated with the trapped luminescence arising from the surface states and the stoichiometric vacancies, respectively. When Cu²⁺ was introduced into ZnS microspheres, the dominant emission was red-shifted from 454 to 508 nm, fluorescence intensity also sharply increased. However, for the Mn²⁺-doped ZnS, the emission intensity was significantly enhanced without the shift of emission site.     

二价铕激活的ZnS磷光体的发光

本文详细描述了ZnS:Eu2+磷光体的合成及光致发光性能。首次报导了这种发光材料的特殊长余辉特性。作者测量了热释发光光谱、不同温度下的发射特性的变化及荧光的激发、发射衰减时间,提出两类缔合Eu中心的模型。用不同的缔合Eu中心较好地解释了它的光谱特性及长余辉现象,认为光谱的两个发射带来自不同的缔合Eu中心,即550nm发射带对与ZnS导带电子陷阱相缔合的Eu中心有关,650nm带来自与电子陷阱和空穴陷阱缔合的Eu中心。发射的余辉主要与导带中某种电源电子陷阱存在有关。此外,本文还对与应用有关的阴极射线发光性能进行了报导。     

高场电致发光过程的动力学分析

本文通过对交流(ZnS:Mn,Cu)和直流(ZnS:Mo,Cu(Cu))两种不同结构的粉末发光材料的发光光谱,时间分辨发光光谱,电流波形,发光亮度波形,发光衰减以及发光强度与掺杂浓度的关系等方面的研究,对Mn和Cu这两种不同类型的发光中心的高场电致发光过程进行了分析,并用一个统一的模型对两种不同类塑的发光中心建立了发光动力学方程,由此解得Mn中心和Cu中心的发光强度随时间的变化规律表达式,它们分别包括了Mn中心和Cu中心发光亮度波形的所有情形。我们从动力学分析出发,找到了影响Cu中心和Mn中心发光强度的主要因素,并从理论上预言了提高发光强度的可能途径。     

Optical properties of electroluminescent ZnS doped with Cu+, Mn2+ and Gd3+ ions

ZnS:Gd, ZnS: Cu, Gd and ZnS: Mn, Gd phosphors have been prepared by firing the samples in argon atmosphere. Spectral distributions in these phosphors are discussed with appropriate mechanism. ZnS:Cu, Gd and ZnS:Mn, Gd are found to be examples of multiple band phosphors. Enhancement and quenching of the emission band intensities of all these phosphors have been studied inpel emission. It is observed that Gd³⁺ ions play an important role in transferring their excitation energy to other centres. The voltage and frequency variation ofel brightness are in agreement with collision excitation mechanism in Schottky barrier at the metal semiconductor interface. Studies in phosphorescence and thermoluminescence of these phosphors have also been carried out. It is observed that trap-depth changes slowly with temperature and dopant concentration. The values of trapping parameters have been evaluated. The irregular variation of the life-time of electrons in the traps. with temperature shows the existence of retrapping in these phosphors.