白光LED用Ce3+/Sm3+共掺玻璃和微晶玻璃的发光特性及能量传递研究

采用高温熔融法制备了一系列Ce³⁺/Sm³⁺共掺透明微晶玻璃,并研究了其发光特性。在微晶玻璃中Ce³⁺呈现出基于4f-5d跃迁的较强的宽带蓝光发射,通过调节Ce³⁺/Sm³⁺离子的掺杂浓度,Ce³⁺/Sm³⁺离子共掺微晶玻璃发光的色度逐渐发生变化,当CeO₂/Sm₂O₃掺杂的量比为1:1时,制得的微晶玻璃发光色坐标为(0.315, 0.296)。通过光谱和荧光衰减曲线,研究了Ce³⁺离子到Sm³⁺离子的能量传递,在SAZKNGC_0.6S_0.6微晶玻璃中,Ce³⁺离子向Sm³⁺离子传递能量效率约为20%。结果表明,Ce³⁺/Sm³⁺共掺微晶玻璃是白光LED的一种潜在基质材料。     

白光LED用Ce3/Sm3共掺玻璃和微晶玻璃的发光特性及能量传递研究

采用高温熔融法制备了一系列Ce3+/Sm3+共掺透明微晶玻璃,并研究了其发光特性.在微晶玻璃中Ce3+呈现出基于4f 5d跃迁的较强的宽带蓝光发射,通过调节Ce3+/Sm3+离子的掺杂浓度,Ce3+/Sm3+离子共掺微晶玻璃发光的色度逐渐发生变化,当CeO2/Sm2O3掺杂的量比为1∶1时,制得的微晶玻璃发光色坐标为(0.315,0.296).通过光谱和荧光衰减曲线,研究了Ce3+离子到Sm3+离子的能量传递,在SAZKNGC0.6S0.6微晶玻璃中,Ce3+离子向Sm3+离子传递能量效率约为20%.结果表明,Ce3+/Sm3+共掺微晶玻璃是白光LED的一种潜在基质材料     

稀土离子(Eu3+,Tb3+,Ce3+)掺杂ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃的制备与发光性能

采用凝胶法分别制备出4.5ZnO-5.5Al₂O₃-90SiO₂(ZAS)以及ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 透明微晶玻璃。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,研究了稀土离子掺杂浓度对ZAS微晶玻璃的结构和发光性能的影响。XRD结果表明,ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃包含ZnAl₂O₄晶相和SiO₂非晶相,ZnAl₂O₄平均晶粒尺寸约为30 nm,稀土离子的掺杂没有显著改变原来的ZnAl₂O₄晶体结构。TEM结果表明,900 ℃时ZnAl₂O₄从ZAS体系中析出。PL光谱显示,Eu³⁺ 存在 ⁵D₀→⁷F₂跃迁,ZAS[DK]:Eu³⁺在611 nm 处发出强烈的红色光;由于Tb³⁺ 的⁵D₄→⁷F₅ 跃迁,ZAS[DK]:Tb³⁺在541 nm 处发出明亮的绿色光;ZAS[DK]:Ce³⁺ 在381 nm处显示了蓝光发射,对应于Ce³⁺ 的5d→4f 轨道跃迁。ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu, Tb, Ce)的PL发射光谱存在着浓度猝灭现象,Eu³⁺、Tb³⁺ 和Ce³⁺的最佳单掺杂摩尔分数分别为20%、20%和3%。CIE色度图表明,ZAS[DK]: RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)的色坐标分别位于红光、绿光和蓝光区域。实验结果表明,ZAS:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 微晶玻璃是一种良好的可用于全色显示的白光LED材料。     

Eu3+离子在微晶玻璃研究中的探针作用

制备出单掺Eu³⁺离子的氟氧化物玻璃陶瓷系列样品，利用Eu³⁺离子作为荧光探针，通过热处理前后Eu³⁺离子发射光谱中电偶极子跃迁与磁偶极子跃迁强度比值的变化表征在玻璃材料中微晶是否形成，分析了Eu³⁺离子荧光发射谱中电偶极子跃迁与晶体场对称性的关系，进一步表征了稀土离子所处微晶晶格场的变化. 关键词： 微晶玻璃 探针 3+离子')" href="#">Eu³⁺离子     

Er3+/Yb3+掺杂氟硅铅酸盐微晶玻璃的上转换发光

制备了微晶体尺寸大约在10—12 nm范围内的Er³⁺,Yb³⁺共掺杂透明氟硅铅酸盐微晶玻璃.相同功率激发下,纳米微晶玻璃中Er³⁺离子的²H_11/2,⁴S_3/2→⁴I_15/2的绿色上转换荧光和⁴F_9/2→关键词： 3+')" href="#">Er³⁺ 3+')" href="#">Yb³⁺ 能量传递 纳米微晶玻璃     

白光LED用Ba3La（PO4）3∶Dy3+荧光粉的制备与发光性能

通过高温固相法合成了一系列Ba3La1-x(PO4)3∶xDy3+荧光粉材料。利用XRD测量样品的物相,结果显示样品为纯相Ba3La(PO4)3晶体。样品的激发光谱由一系列宽谱组成,峰值分别位于322,347,360,386,424,451 nm。在347 nm激发下,荧光粉在482 nm(4F9/2→6H15/2)和575 nm(4F9/2→6H13/2)处有很强的发射。研究了不同Dy3+掺杂浓度对样品发射光谱的影响,当Dy3+摩尔分数x=0.10时出现猝灭现象,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。确定了不同Dy3+掺杂浓度的Ba3La(PO4)3∶Dy3+的荧光寿命。Ba3La(PO4)3∶Dy3+荧光粉发射光谱的色坐标位于白光区域。     

Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的上转换白光发射及其机理研究

采用高温熔融法分别制备了Yb3+/Ho3+,Yb3+/Tm3+和Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺的碲酸盐玻璃。在980nm红外激光激发下,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺的玻璃样品显示了强的蓝光、绿光和红光发射,分别对应于Tm3+的1 G4→3 H6跃迁、Ho3+的5 F4(5 S2)→5I 8跃迁以及Ho3+的5 F5→5I 8和Tm3+的1 G4→3 F4跃迁。通过对比发现,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺样品中的红、绿光积分发射强度比值(3.95)明显大于Yb3+/Ho3+共掺样品(1.69),这是由于Ho3+和Tm3+间存在交叉弛豫过程3 H4(Tm3+)+5I 6(Ho3+)→3 F4(Tm3+)+5 F5(Ho3+)和3 F4(Tm3+)+5I 8(Ho3+)→3 H6(Tm3+)+5I 7(Ho3+)所致。在激发功率密度为8.2 W.cm-2时,Yb3+/Ho3+/Tm3+共掺样品的上转换发光色坐标值为x=0.345,y=0.338,非常接近于等能白光(x=0.333,y=0.333)。     

共掺Mo6+离子的Ca4LaNbW4O20∶Eu3+荧光粉的发光特性

采用高温固相法制备了红色荧光粉Ca4LaNb(W1-x Mo x)4O20∶Eu3+并研究了样品的发光性质。Ca4LaNbW4O20∶Eu3+的激发光谱中包含一个宽的激发带,峰值位于275 nm,归属于WO2-4基团的电荷迁移跃迁。随着Mo6+离子的掺入,Ca4LaNbW4O20∶Eu3+位于275 nm处的吸收带变宽,其原因是O2--Eu3+的电荷迁移跃迁增强。在Ca4LaNb(W1-x Mo x)4O20∶Eu3+的发射光谱中,400~500 nm间较宽的发射带属于WO2-4基团的发射带,而位于591 nm和616 nm的尖锐的发射峰分别属于Eu3+的5D0→7F1磁偶极跃迁和5D0→7F2电偶极跃迁发射。随着Mo6+离子浓度的增加,WO2-4基团的发射带强度下降,从而提高了色纯度。     

稀土离子(Eu3+,Tb3+,Ce3+)掺杂ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃的制备与发光性能

采用凝胶法分别制备出4.5ZnO-5.5Al2 O3-90SiO2 (ZAS)以及ZAS∶ RE3+(RE=Eu,Tb,Ce)透明微晶玻璃.利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,研究了稀土离子掺杂浓度对ZAS微晶玻璃的结构和发光性能的影响.XRD结果表明,ZAS∶ RE3+(RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃包含ZnAl2 O4晶相和SiO2非晶相,ZnAl2 O4平均晶粒尺寸约为30 nm,稀土离子的掺杂没有显著改变原来的ZnAl2O4晶体结构.TEM结果表明,900℃时ZnAl2O4从ZAS体系中析出.PL光谱显示,Eu3+存在5 D0→7F2跃迁,ZAS∶Eu3+在611 nm处发出强烈的红色光;由于Tb3+的5D4→7E跃迁,ZAS∶ Tb3+在541 nm处发出明亮的绿色光;ZAS∶ Ce3+在381 nm处显示了蓝光发射,对应于Ce3的5d→4f轨道跃迁.ZAS∶RE3+(RE =Eu,Tb,Ce)的PL发射光谱存在着浓度猝灭现象,Eu3+、Tb3+和Ce3+的最佳单掺杂摩尔分数分别为20％、20％和3％.CIE色度图表明,ZAS∶ RE3+(RE=Eu,Tb,Ce)的色坐标分别位于红光、绿光和蓝光区域.实验结果表明,ZAS∶RE3+(RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃是一种良好的可用于全色显示的白光LED材料.     

应用于白光显示的Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光特性研究

用高温熔融法制备了Tm³⁺/Ho³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃(TeO₂-ZnO-La₂O₃)样品,测试了玻璃样品的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机理.结果发现:在975 nm波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(546 nm)和蓝光(480 nm)三基色上转换发光,红光对应于Tm³⁺离子 关键词： 碲酸盐玻璃 上转换发光 白光 3+/Ho³⁺/Yb³⁺共掺')" href="#">Tm³⁺/Ho³⁺/Yb³⁺共掺     

Ce3+,Tb3+共掺BaYF5微晶玻璃的光学特性

采用高温熔融法制备了一种新型的Ce3 +/Tb3+共掺BaYF5微晶玻璃.测试了微晶玻璃的X射线衍射图(XRD)谱、激发光普和发射光谱.研究发现:660℃热处理2h后的玻璃基质中析出BaYF5纳米晶相,根据XRD结果用Scherrer公式计算得到晶粒大小约为27 nm;在近紫外光(338 nm)激发下,观察到BaYF5...     

Tm3+/Ho3+掺杂碲酸盐玻璃的上转换发光性能与能量转换机制

采用高温熔融法制备了单掺Tm3+和Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃,测试了808 nm激光泵浦下玻璃的红外和上转换荧光光谱。Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃上转换荧光光谱主要由695 nm红光、544 nm绿光、474 nm蓝光和740 nm红光四个发光带组成。通过分析样品的光谱性能和能量转换机制,发现很少报道的740 nm红光可能是由Tm3+：1D₂ →3F_{2, 3}能级跃迁产生的。在掺杂0.5 mol％ Tm₂O₃的样品中添加0.3 mol％ Ho₂O₃,695 nm红光、740 nm红光和474 nm蓝光等上转换发光强度明显增大,大约分别是单掺0.5 mol％ Tm₂O₃样品中发光强度的3倍,2.5倍和14倍。这些情况说明存在着强烈的Ho3+→Tm3+反向能量传递。单掺Tm3+碲酸盐玻璃中1D₂能级(发射740 nm红光)上的粒子集居主要来源于合作上转换(CU)过程,而3F_{2, 3}能级(发射695 nm红光)上的粒子集居除了来源于CU过程之外,还有740 nm红光的发射和1G₄能级上部分粒子的无辐射跃迁(1G₄→3F_{2, 3})两条途径,因此样品中695 nm红光强度明显要大于740 nm红光强度。通过交叉驰豫作用CR2和CR3以及反向共振能量转移RET2,Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃中Tm3+的1G₄能级(发射474 nm蓝光)上的粒子集居数比单掺Tm3+时出现了净增加。Tm3+的1G₄能级上粒子集居数的增加可能进一步强化了该能级的无辐射跃迁、740 nm红光的发射以及CU过程,并进而促使Tm3+的3F_{2, 3}能级上的粒子集居。所以,当Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃与单掺Tm3+碲酸盐玻璃中掺杂相同浓度的Tm3+时,前者的红光和蓝光等上转换荧光强度均比后者要大。本文还研究了Tm3+之间以及Tm3+与 Ho3+之间的交叉弛豫和能量传递等效应,并进一步探讨了Tm3+与 Ho3+之间的能量转换机制。     

Dy3+单掺和Er3+,Yb3+共掺氧氟微晶玻璃的发光性能

采用高温熔融法和热处理工艺制作了含有GdF3纳米晶的氧氟微晶玻璃。在386 nm激发下,Dy3+掺杂氧氟微晶玻璃的发光强度明显增强,且蓝光对黄光的发光强度比逐渐增大,表明Dy3+已进入到GdF3纳米晶中。在980 nm激光器泵浦下,Er3+,Yb3+共掺氧氟微晶玻璃的上转换发光随着热处理温度的升高明显增强,Er3+的上转换发光出现明显的Stark分裂现象,这亦说明Er3+已进入到GdF3纳米晶相中。通过研究上转换发光强度与泵浦功率的关系,确定绿光上转换发光为双光子过程。     

White light generation of glass ceramics containing Ba_2LaF_7：Eu~（2＋）,Tb~（3＋） and Sm~（3＋） nanocrystals

The Eu 2＋ /Tb 3＋ /Sm 3＋ co-doped oxyfluoride glass ceramics containing Ba2LaF7 nanocrystals are prepared in the reducing atmosphere.The X-ray difiraction results show that Eu 2＋ ,Tb 3＋ and Sm 3＋ ions are enriched into the precipitated Ba2LaF7 nanophase after the annealing process.It deduces efficient energy transfers from Eu 2＋ to Tb 3＋ and Sm 3＋ and intenses warm white luminescence of the glass ceramics. Comparing with the glass,the luminescence quantum yield of the glass ceramics is also enlarged by about 3 times.This demonstrates the potential white light-emitting diode application of the glass ceramics produced in this letter.     

高效氟磷酸盐玻璃白光荧光体制备及发光特性

采用熔融淬火方法制备了一系列Sn2+，Dy3+单掺及Sn2+-Dy3+共掺氟磷酸盐玻璃荧光体。利用紫外-可见分光光度计分别对各玻璃荧光体的透过光谱、激发光谱、发射光谱及荧光寿命等进行了测试和分析。结果发现在紫外光激发下，对于Sn2+、Dy3+单掺氟磷酸盐玻璃可分别获得高效的蓝光与黄光发射，且Sn2+单掺氟磷酸盐玻璃荧光体发光显色指数和量子效率最高；对于Sn2+-Dy3+共掺氟磷酸盐玻璃荧光体可实现高效的白光发射，且发现在Sn2+和Dy3+之间存在明显的能量传递，通过调节Dy3+掺杂浓度，两离子之间的能量转移效率亦随之改变，从而可对其白光色度进行调节。当Dy3+掺杂浓度为3 Wt%时，利用280 nm商用LED芯片激发可获得对应色坐标为(0.311，0.330)，量子效率为56.3%，亮度为6 706 cd·m-2的近纯白光发射。此外，对各类玻璃样品的DSC、导热及其他光学性能也进行了测试与计算，获得了各样品的热导率、量子效率、色坐标、显色指数等参数。研究结果表明，制备的高效氟磷酸盐玻璃完全有望作为可调谐白光发光荧光体应用于商用LED。     

Eu3+和Bi3+共掺杂锆酸钡荧光粉的制备及发光性质研究

在还原气氛下采用高温固相法制备了BaZrO₃∶0.05Bi,xEu(x=0, 0.010,0.025,0.050)荧光粉,并研究了其发光性能。研究证实：Bi,Eu共掺杂的BaZrO₃荧光粉在近紫外340 nm 激发下,具有来自于Bi3+的宽带发射峰和Eu3+的特征发射;Bi3+对Eu3+具有能量传递和敏化作用,通过Bi3+和Eu3+之间的能量传递获得了具有白色发光的BaZrO₃荧光粉。     

近紫外激发具有颜色可调的Er3+/Eu3+共掺BiOCl荧光粉

本文采用固相法在500℃合成了Er³⁺/Eu³⁺共掺BiOCl 荧光粉, 并通过XRD, SEM, 吸收, 激发和发射光谱研究了其结构、形貌和发光特性. XRD 和SEM结果表明在500℃下即可成功合成纯四方相片层结构的Er³⁺/Eu³⁺共掺BiOCl荧光粉. 吸收光谱表明掺杂Er³⁺/Eu³⁺离子使BiOCl形成杂质能级; 激发光谱显示该荧光粉具有来自于基质BiOCl价带(VB)到导带(CB)跃迁的优异宽带近紫外激发特性. 在380 nm近紫外光激发下, 同时获得了Er³⁺离子和Eu³⁺离子的特征发射峰, 其中发光中心位于410 nm (²H_9/2→⁴I_15/2), 525 nm (²H_11/2→⁴I_15/2), 554 nm (⁴S_3/2→⁴I_15/2), 673 nm (⁴F_9/2→⁴I_15/2)的发射峰来自于Er³⁺离子的跃迁, 而581 nm(⁵D₀→⁷F₀), 594 nm (⁵D₀→⁷F₁), 622 nm (⁵D₀→⁷F₂), 653 nm (⁵D₀→⁷F₃), 699 nm (⁵D₀→⁷F₄)的发射峰则来自于Eu³⁺离子的跃迁. 值得注意的是, 与传统Er³⁺/Eu³⁺掺杂的材料不同, 该荧光粉还具有独特高效的紫光(Er³⁺)和长波红光(Eu³⁺)发射特性, 分析表明这与BiOCl的结构有关; 并且通过改变掺杂浓度, 实现了发光颜色由黄绿光→黄光→橙红光的调节. 研究结果表明Er³⁺/Eu³⁺共掺BiOCl荧光粉有望成为一种潜在的近紫外激发白光LED荧光粉.     

White up-conversion emission in Ho/Tm/Yb tri-doped glass ceramics embedding BaF2 nanocrystals

Ho³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺ tri-doped glass ceramics with white light emitting have been developed and demonstrated. Pumped by 980 nm laser diode (LD), intensive red, green and blue up-conversions (UC) were obtained. The green emission is assigned to Ho³⁺ ion and the blue emission is assigned to Tm³⁺ ion, whereas the red emission is the combination contribution of the Ho³⁺ and Tm³⁺ ions. The RGB intensities could be adjusted by tuning the rare-earth ion concentration and pump power intensity. Thus, multicolor of the luminescence, including perfect white light with CIE-X=0.329 and CIE-Y=0.342 in the 1931 CIE chromaticity diagram can be obtained in 0.15 Ho³⁺/0.2Tm³⁺/3Yb³⁺ tri-doped glass ceramics embedding BaF₂ nanocrystals pumped by a single infrared laser diode source of 980 nm at 500 mW. The up-conversion luminescence mechanism of Yb³⁺ sensitize Ho³⁺ and Tm³⁺ ions and the energy transfer from Ho³⁺ to Tm³⁺ in oxy-fluoride silicate glass ceramics were analyzed.     

Spectroscopic properties and mechanism of Tm^3＋/Er^3＋/Yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics containing BaF2 nanocrystals

Transparent Tm^3＋/Er^3＋/yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics containing BaF2 nanocrystals are prepared. Under excitation of a 980-nm laser diode （LD）, compared with the glass before heat treatment, the Tm^3＋/Er^3＋/yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics can emit intense blue, green and red up-conversion luminescence and Stark- split peaks; X-ray diffraction （XRD） and transmission electron microscope （TEM） results show that BaF2 nanocrystals with an average diameter of 20 nm are precipitated from the glass matrix. Stark splitting of the up-conversion luminescence peaks in the glass ceramics indicates that Tm^3＋, Er^3＋ and （or） Yb^3＋ ions are incorporated into the BaF2 nanocrystals. The up-conversion luminescence intensities of Tm^3＋, Er^3＋ and the splitting degree of luminescence peaks in the glass ceramics increase significantly with the increase of heat treat temperature and heat treat time extension. In addition, the possible energy transfer process between rare earth ions and the up-conversion luminescence mechanism are also proposed.