无压烧结制备Y2MgAl4SiO12∶Ce3+荧光陶瓷及光学性能

Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺荧光粉是目前白光LED的主要发光材料,但在使用时存在封装树脂因散热不佳而发生老化等问题。本文采用无压烧结制备了Y₂MgAl₄SiO₁₂∶Ce³⁺透明陶瓷荧光体,用于替代荧光粉体和调控发光性能。首先通过化学共沉淀法制备前驱体粉体,经高温煅烧后采用冷等静压成型,最后在马弗炉中1 600℃煅烧制得透明荧光陶瓷。研究了Ce³⁺掺杂浓度和样品厚度对材料性能的影响,其中掺杂量为0.5%的样品在800 nm处具有56%的透过率,在450 K下发光强度仍能保持室温强度的84%。与蓝光芯片组装成器件测试表明,荧光陶瓷在蓝光LEDs/LDs的激发下发出白光,其CIE色度坐标分别为(0.307 6,0.332 9)和(0.308 0,0.331 6),光效分别为62.6 lm/W和146.3 lm/W。研究结果表明,YMAS∶Ce荧光陶瓷可应用于白光LEDs/LDs领域。     

碱金属离子,Gd3+,Ce3+共掺杂的Lu3Al5O12陶瓷粉体的光学性能

用高温固相法制备了(Gd_xM_yLu_0.99-x-y)₃Al₅O₁₂:1%Ce³⁺(x=0,0.01,0.25,0.5,0.75,y=0,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,M=Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺)系列陶瓷粉体。X射线衍射仪对合成粉末微结构进行表征,FLS920光谱仪测量样品的激发光谱、发射光谱和荧光寿命,CIE色度系统分析合成材料的色坐标。X射线衍射仪结果显示,不同浓度碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺共掺杂Lu₃Al₅O₁₂样品仍为立方晶相,但随着碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺掺杂浓度的增加,合成样品衍射峰稍有向小角度偏移。在350 nm激发下,与Lu_2.97Al_5O₁₂:1%Ce³⁺样品相比,共掺杂Gd³⁺后的样品在511 nm附近发射强度降低且出现明显红移,随着Gd³⁺浓度增加,Ce³⁺能级寿命逐渐减小,范围为35~60 ns。与掺杂1%Ce³⁺,1%Gd³⁺样品比较,分别共掺杂2%的Li⁺、Na⁺、K⁺和1%的Cs⁺后样品发光强度提高了5.1倍,2.93倍,1.79倍,1.28倍,同时样品中Ce³⁺寿命继续减小。分别在λ=254.0 nm和λ=365.0 nm紫外灯照射下,随着Gd³⁺掺杂浓度的增加,观察到合成样品从深黄绿色变化为暗红色,色坐标显示样品发光由黄绿光区逐渐移动到红光区域,且共掺杂碱金属离子后,粉体的发光更亮。     

Sr2SiO4:Ce3+,Li+蓝紫色荧光粉发光性能的研究

以MCM-41为硅源,采用共沉淀法制备Sr_2-xSiO₄:xCe³⁺(x=0.01~0.09,步长为0.01)和Sr_1.95-ySiO₄: 0.05Ce³⁺,yLi⁺(y= 0.01~0.07,步长为0.02)蓝紫色荧光粉。Sr_2-xSiO₄:xCe³⁺的发射光谱是一个不对称的宽带,最大峰值在410 nm左右。Ce³⁺的最佳掺杂量为5%。Ce³⁺离子倾向于占据九配位的Sr(Ⅱ)格位。共掺电荷补偿剂Li⁺可以有效地提高Sr_1.95SiO₄: 0.05Ce³⁺的发光强度,其中Li⁺离子对1 100 ℃煅烧样品的发光强度的提高程度比1 000 ℃的更高,Li⁺的最佳掺杂量为y=0.05。     

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。     

Ce3+/Tb3+/Sm3+共掺CaO-B2O3-SiO2玻璃的光学性能调控

采用高温熔融法制备了Ce³⁺/Tb³⁺/Sm³⁺掺杂的CaO-B₂O₃-SiO₂（CBS）发光玻璃。通过傅利叶红外光谱仪、荧光光谱仪表征了该系列发光玻璃的微观结构和发光性质,并对Ce³⁺到Tb³⁺、Ce³⁺到Sm³⁺之间的能量传递机制进行了研究。结果表明,在339,378,407 nm激发下,单掺Ce³⁺、Tb³⁺和Sm³⁺的CBS玻璃分别发射紫蓝光、绿光和红光,恰好符合混合合成白光的条件。Ce³⁺/Tb³⁺和Ce³⁺/Sm³⁺双掺CBS玻璃的发射光谱以及Ce³⁺衰减寿命的变化证实了Ce³⁺→Tb³⁺和Ce³⁺→Sm³⁺之间存在能量传递,随Tb³⁺和Sm³⁺浓度增加,Ce³⁺的寿命减小,且传递效率由5.4%和5.7%分别增加至24.0%和27.1%。调节3种稀土离子的掺杂浓度并选择合适的激发波长,实现了发光颜色可调,并最终获得白光发射。     

荧光粉Y3Mg2AlSi2O12∶Ce3+的合成及光谱性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺荧光粉。用X射线粉晶衍射(XRD)仪对其进行了物相分析,用电子扫描电镜(SEM)观察了该荧光粉的形貌,同时测定了激发光谱及发射光谱。结果表明,Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的晶体结构与Y₃Al₅O₁₂(钇铝石榴石)一致,形貌也表现出等轴粒状的特点。发射谱为峰值位于580 nm处的宽带发射,是Ce³⁺的 4f⁶5d¹-4f⁷特征跃迁发射。激发谱表现为340 nm和468 nm的双峰带,可以被蓝光有效的激发。Ce³⁺的浓度对发光强度有明显的影响,当Ce³⁺的摩尔分数为0.06时,发光强度最大。最后考察了成分取代而导致的Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的物相转变和对发光性能的影响。     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃发光性能的影响

在Er³⁺/Yb³⁺共掺TeO₂-WO₃-ZnO玻璃中引入Ce³⁺，研究了Ce³⁺对Er³⁺1.5μm发射性能及其上转换发光性能的影响。结果表明，随Ce³⁺浓度的增加Er³⁺1.5μm波段的荧光强度先增强后降低，优化的Ce³⁺掺杂浓度在2.07×10²⁰/cm³左右；1.5μm波段的荧光寿命则随Ce³⁺浓度的增加有轻微降低，从3.4ms降到3.0ms，但Ce³⁺浓度的增加对1.5μm波段的荧光半高宽基本无影响；Er³⁺/Ce³⁺间的交叉弛豫Er³⁺(⁴I_11/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_7/2)使玻璃的上转换发光强度大大降低，但在过高的Ce³⁺浓度下，Er³⁺/Ce³⁺间的另一交叉弛豫Er³⁺(⁴I_13/2)+Ce³⁺(²F_5/2)→Er³⁺(⁴I_15/2)+Ce³⁺(²F_7/2)则使Er³⁺⁴I_13/2能级粒子数减少，导致1.5μm波段荧光强度和荧光寿命降低. 关键词： 碲钨酸盐玻璃 发光性能 3+离子')" href="#">Er³⁺离子 3+离子')" href="#">Ce³⁺离子 交叉弛豫     

Y3Al5O12∶Ce3+的余辉和热释光特性

高温固相法合成了Ce³⁺掺杂的Y₃Al₅O₁₂ (YAG)样品,研究了样品的结构、光致发光和热释发光性质. X射线衍射分析结果表明合成样品为YAG纯相,稀土离子的少量掺杂不改变基质YAG的结构. 荧光光谱测试表明在高温空气气氛下Y_2.95Al₅O₁₂ ∶Ce⁴⁺_0.05制备过程中存在Ce⁴⁺关键词： 长余辉 高温热释光 缺陷     

Ce3+-Cr3+共掺杂Ba3Sc4O9荧光材料的发光性能

红光-近红外光谱技术在医疗领域具有广泛的应用。但对于当下采用蓝光LED激发荧光材料实现红光-近红外光谱输出的器件结构而言,则普遍存在蓝光过剩的问题。本文提出了通过构筑Ce³⁺→Cr³⁺能量传递从而实现抑制器件蓝光输出的策略。以Ba₃Sc₄O₉为研究对象,采用Ce³⁺/Cr³⁺共掺杂,研究了其发光性能。结果表明,共掺杂的Ba₃Sc₄O₉∶Ce³⁺/Cr³⁺同时具备了红光和近红外光发射能力,发射主峰分别位于585 nm和835 nm;Ce³⁺→Cr³⁺能量传递效率达50.92%。所封装的近红外LED器件的蓝光强度下降了78%,而Cr³⁺的发射强度增至181%。     

助熔剂BaF2在制备BaSi2O5:Pb2+过程中的机理

采用高温固相合成法制备出BaSi₂O₅:Pb²⁺荧光体。考察了BaF₂的加入量对产物紫外发射强度的影响。用差示扫描量热分析,X射线衍射,光致发光光谱研究了掺入助熔剂BaF₂后BaSi₂O₅:Pb²⁺紫外发射强度显著增强的机理,并从热力学角度对实验结果作了分析。研究表明少量BaF₂的掺入加快了反应速度;降低了BaSi₂O₅:Pb²⁺形成温度,在高温下与SiO₂反应生成SiF₄气体,生成的SiF₄再与BaCO₃反应形成结晶良好的BaSi₂O₅:Pb²⁺荧光体。     

近紫外LED用黄色荧光粉Sr3SiO5：Ce3+, Li+的发光特性

采用高温固相法快速降温合成Sr_3-2xSiO₅：xCe³⁺,xLi⁺荧光粉。用X射线衍射仪和荧光分光光度计测试荧光粉的样品结构和发光性能。在1 420 ℃下煅烧得到四方相结构的Sr₃SiO₅：Ce³⁺,Li⁺。样品的激发光谱分布于270~500 nm的波长范围,有两个激发带,峰位分别位于328 nm和410 nm,表明样品可以被近紫外光有效激发。样品的发射光谱分布于420~650 nm,发射峰位于528 nm处。在410 nm左右的近紫外光激发下,宽带发射的峰位于528 nm。Ce³⁺的最佳掺杂量x（Ce³⁺）为0.8%,并且发光强度随掺杂浓度的增加先升高后降低,出现浓度猝灭。根据Dexter能量共振理论,该浓度猝灭的原因是Ce³⁺的电偶极-电偶极相互作用。     

Ca取代Sr对Sr3Al0.6Si0.4O4.4F0.6：Ce3+荧光粉的发光性能影响

采用高温固相法合成Ca取代Sr₃Al_0.6Si_0.4O_4.4F_0.6：Ce³⁺中Sr的 Sr_3-xCa_xAl_0.6Si_0.4O_4.4F_0.6：Ce³⁺荧光粉。由于Sr₃Al_0.6Si_0.4O_4.4F_0.6：Ce³⁺中Sr具有十配位Sr（1）和八配位Sr（2）,所以激活剂离子Ce³⁺也具有两个不同的占位。结合Ce³⁺的光谱结果和Van Uitert经验公式,分别研究了十配位Ce（1）³⁺和八配位Ce（2）³⁺的猝灭浓度和荧光寿命,指出是由于Ca的掺入减小了Ce（1）³⁺发光中心,增加了Ce（2）³⁺发光中心,从而出现随着Ca/Sr比增加,样品在400 nm激发下发光强度减小,而在460 nm激发下发光强度增大的现象。同时,Ca的掺入增强了粉体发光的热稳定性。调节Ca含量可以使粉体实现从绿黄色到黄色的发光,表明Sr_3-xCa_xAl_0.6Si_0.4-O_4.4F_0.6：Ce³⁺荧光粉是一款潜在的适合近紫外和蓝光激发的白光LED用荧光粉。     

真空紫外光激发下Ce3+、Tb3+激活的BaCa2(BO3)2的发光性质

利用XRD、VUV及UV光谱等方法对Ce³⁺、Tb³⁺离子掺杂以及Ce³⁺、Tb³⁺离子共掺的3种BaCa₂(BO₃)₂荧光粉的相纯度、发光性质、浓度猝灭现象进行研究。结果表明:3种荧光粉在VUV波段有较好的吸收,基质吸收带位于140～190 nm范围。Ce³⁺在BaCa₂(BO₃)₂的最低4f5d跃迁带位置在360 nm附近,其5d→²F_J(J=5/2, 7/2)发射峰分别位于393,424 nm。Tb³⁺掺杂的样品在172 nm激发下的发射光谱由4个窄带组成,分别对应⁵D₄→⁷F_J(J=3,4,5,6)的跃迁,其中占主导位置的是⁵D₄→⁷F₅的跃迁,大约位于543 nm处,主要为绿光发射。在Ce³⁺,Tb³⁺离子共掺杂的BaCa₂(BO₃)₂光谱中,观察到Ce³⁺-Tb³⁺离子间有能量传递。     

Na2CaSiO4∶RE3+(RE=Ce3+,Tb3+,Eu3+) 的制备及发光特性

采用高温固相法,合成了三价稀土离子(RE³⁺=Ce³⁺, Tb³⁺, Eu³⁺)掺杂的Na₂CaSiO₄(NCS)系列样品,并研究了其在紫外光激发下的发光特性。研究结果表明,Ce³⁺、Tb³⁺ 和Eu³⁺掺杂的NSC系列样品在紫外光源激发下,均呈现其特征发射,随着掺杂浓度的提高,发射强度逐渐增大。Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺的最佳摩尔分数分别为0.13、0.13和0.12,相应的色坐标分别计算为(0.17, 0.17)、(0.34, 0.58)和(0.66, 0.34),分别为很好的蓝光、绿光和红光。继续增加稀土离子的含量,发射强度降低。     

发光颜色可调的硅酸盐长余辉发光材料 Ba4(Si3O8)2∶Eu2+,Ce3+,Dy3+

在还原气氛下利用高温固相法制备了Ba_3.982-x(Si₃O₈)₂∶0.008Eu²⁺,xCe³⁺,0.01Dy³⁺系列样品。光谱分析表明,Ce³⁺进入到晶格中将取代不同Ba²⁺格位从而形成不同的发光中心。通过Ce³⁺→Eu²⁺的能量传递,得到了一系列发光颜色可调、余辉颜色为绿色的长余辉发光材料。Ce³⁺的掺入可以增大样品的余辉强度但是同时缩短了样品的余辉时间。热释光谱的分析表明,Ce³⁺的掺入可以同时增加浅陷阱T₁和深陷阱T₃的数量,深陷阱对载流子的再捕获效应导致了样品余辉强度的增大和余辉时间的缩短。     

Na2SrMg(PO4)2: Ce3+, Mn2+荧光粉的发光性质及其能量传递机理

采用高温固相法制备了Na₂SrMg(PO₄)₂: Ce³⁺, Mn²⁺ (NSMP: Ce³⁺, Mn²⁺) 荧光粉, 并对其发光性质及Ce³⁺ 对Mn²⁺ 的能量传递机理进行了研究. Ce³⁺ 和Mn²⁺ 在334 nm 和617 nm 的发射峰分别为Ce³⁺ 的5d→4f 跃迁和Mn²⁺ 的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S) 跃迁产生. Ce³⁺ 对Mn²⁺ 的发光有较强的敏化作用, 根据Dexter能量传递效率公式判断Na₂SrMg(PO₄)₂ 中Ce³⁺ 对Mn²⁺ 的能量传递属于电偶极-电四极相互作用引起的共振能量传递.     

Ce3+, Mn2+共掺的Ca4Y6 (SiO4)6F2的发光性质和能量传递

采用高温固相法制备了Ca_4-xY_5.95 (SiO₄)₆F₂:0.05Ce³⁺, _xMn^{2 +}系列荧光粉,并对其发光性质以及Ce³⁺, Mn^{2 +}在Ca₄Y₆ (SiO₄)₆F₂ (CYSF)基质中的能量传递过程进行了研究.相结构研究表明: CYSF属于一种基于磷灰石结构的类质同象化合物.CYSF: 0.05Ce³⁺, _xMn²⁺荧光粉在200–373 nm为宽带激发光谱,Ce³⁺和Mn²⁺在408 nm和602 nm的发射峰分别由Ce³⁺的5d→4f的跃迁和Mn²⁺的⁴T₁ (⁴G)→ ⁶A₁ (⁶S)的跃迁产生.光谱重叠现象以及荧光寿命测试结果证明了Ce³⁺对Mn²⁺具有敏化作用,能级结构分析进一步证实该体系中存在Ce³⁺→Mn²⁺的能量传递过程,可有效地将Ce³⁺的蓝光转换为红橙光. 关键词： 磷灰石 发光性质 能量传递     

掺铋BaF2晶体的制备及其近红外发光研究

通过温度梯度法制备了Bi₂O₃:BaF₂以及BiF₃:BaF₂晶体.在Bi₂O₃:BaF₂晶体中观察到了发光峰位于961 nm,半高宽202 nm的超宽带红外发光.在BiF₃:BaF₂晶体中检测到Bi²⁺和Bi³⁺可见区的发光,但是没有观察到红外发光.通过γ射线辐照实现了BiF₃:BaF₂晶体的近红外发光, 发光峰位于1135 nm,半高宽192 nm.讨论了Bi₂O₃和BiF₃掺杂BaF₂晶体的红外发光的机理. 关键词： 近红外发光 铋 氟化钡晶体 γ辐照     

Er3+掺杂的锗碲酸盐玻璃结构及光谱性能研究

采用熔融淬冷法制备了新型的Er³⁺/RE³⁺（RE³⁺=Ce³⁺,Tb³⁺）掺杂的GeO₂-TeO₂-Na₂O玻璃。测试了样品的差示扫描分析曲线、可见/近红外透过率、拉曼光谱、吸收光谱和1.53 μm发光光谱。研究发现适量的TeO₂对GeO₂的取代提高了玻璃的热稳定性,缩短了样品的吸收截止边。拉曼分析表明该系统玻璃有着宽广的红外透过范围。同时研究了980 nm激发下稀土离子（RE³⁺=Ce³⁺,Tb³⁺）的加入对Er³⁺掺杂的45GeO₂-45TeO₂-10Na₂O玻璃的光谱性能和能量传递的影响。发现随着Ce³⁺浓度增加大大地提高了1.53 μm的发光强度,CeO₂的最佳掺杂摩尔分数为0.1%,而Tb³⁺的共掺降低了1.53 μm的发光强度。可见Er³⁺/Ce³⁺掺杂的45GeO₂-45TeO₂-10Na₂O玻璃在C波段光纤放大器方面有潜在的应用前景。     

铈掺杂氧化铝薄膜的蓝紫色发光特性

应用中频反应磁控溅射技术制备了Al₂O₃:Ce³⁺的非晶薄膜.X射线光电子谱(XPS)检测显示薄膜中有Ce³⁺生成.这些薄膜的光致发光峰是在374nm附近,它来自于Ce³⁺离子的5d¹激发态向基态4f¹的两个劈裂能级的跃迁.发光强度强烈地依赖于薄膜的掺杂浓度,但发光峰位置不随掺杂浓度而变化.Ce³⁺含量和薄膜的化学成分是通过X射线散 关键词： 光致发光 2O₃')" href="#">Al₂O₃ 薄膜 稀土元素