不同方法制备Y3 Al5 O12∶Ce3＋黄色荧光粉的对比研究

分别以高温固相法、溶胶-凝胶法和水热-热解法制备了Ce3+掺杂的YAG黄色荧光粉,通过X-射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）及荧光光谱（PL）进行表征,考察YAG∶Ce3+黄色荧光粉的晶相、形貌及发光性能对制备方法的依赖性。实验表明,三种方法都实现了Ce3+取代Y3+的位置进入晶格,Ce3+掺杂的YAG荧光粉在晶体结构上都保持立方晶体结构。高温固相法所得样品为不规则球形,粒径尺寸较大;溶胶-凝胶法所得样品为纳米尺度范围,细小颗粒团聚严重,水热-热解法所得样品形貌为球形结构且分散性较好,粒度在10μm左右。荧光光谱显示,三种样品都可被460 nm蓝光有效激发,在550 nm处产生宽带发射,但样品发光强度及量子效率差异较大,该现象主要是由样品形貌及粒径尺寸的差异引起的。     

白光LED用球形Y2.96Al5O12:0.04Ce3+荧光粉的制备及光致发光

采用水热-热解法制备了可用于实现白光LED的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)等对Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉的物相、形貌及光致发光性能进行了表征。结果表明:水热-热解法制备出了物相纯净、分散性良好的球形Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+粉体,该荧光粉可被460nm蓝光有效激发,发射光谱为峰值在550nm的一宽带,且水热-热解法得到的YAG∶Ce3+粉体发射强度优于传统高温固相法合成的YAG:Ce3+荧光粉;通过积分球耦合荧光光谱仪对荧光粉与蓝光芯片配合所得白光LED的量子效率进行了测试,结果表明:水热-热解法制备的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉绝对量子效率为88.40%,外量子效率为78.64%,色坐标为(0.453 8,0.531 8),色温为358 4K,该方法制备的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉稳定性及数据测定的重现性较好,是一种适用于暖白光LED的高性能黄色荧光粉。     

近紫外光激发KBaGd(MoO_4)_3:Dy~(3+)荧光粉的制备及发光性能

采用溶胶-凝胶法制备了KBa Gd(Mo O_4)_3∶Dy~(3+)荧光粉,并借助于扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、激发光谱、发射光谱及荧光衰减曲线等测试手段对其形貌、结构及光谱性能进行了分析。结果显示:与高温固相反应法相比,采用溶胶-凝胶法得到的样品粒径均匀,且形状更加规则。在近紫外光(390 nm)的激发下,KBa Gd(Mo O_4)_3∶Dy~(3+)荧光粉的两个主发射峰分别位于485 nm与577 nm处,样品蓝黄比约为0.7。在KBa Gd(Mo O_4)_3基质中,Dy~(3+)离子的最佳掺杂摩尔分数为10%,引起浓度猝灭的机理是激活离子间的电偶极间相互作用。随着Dy~(3+)离子浓度的升高,样品荧光寿命缩短,且荧光衰减曲线逐渐偏离单指数变化。     

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。     

Ce~(3+)-Yb~(3+)共掺YAG荧光粉量子剪裁发光的浓度及温度特性

采用高温固相法制备了不同掺杂浓度的YAG∶1%Ce~(3+),x%Yb~(3+)(x=5,10,15,20,25)系列荧光粉。在450 nm蓝光激发下,测试了样品的发射光谱,得到了中心波长在550 nm的可见宽带发射(Ce~(3+):5d→4f)和1 030 nm的近红外发射(Yb~(3+):2F_(5/2)→2F_(7/2))。可见和近红外发射强度随Yb~(3+)掺杂浓度的变化表明Ce~(3+)到Yb~(3+)存在能量传递过程,并得到Yb~(3+)的猝灭浓度为15%。在低温条件下(80~300 K)测试YAG∶1%Ce~(3+),15%Yb~(3+)样品的发射光谱和拉曼光谱,通过对其量子剪裁发光温度特性的分析,描述了基质声子在Ce~(3+)到Yb~(3+)的能量传递过程中起到的重要作用。     

烧结温度和掺杂浓度对Y_4Zr_3O_(12)∶Eu~(3+)荧光粉发光性质的影响

采用溶胶凝胶法制备了Y_4Zr_3O_(12)∶Eu~(3+)纳米荧光粉,分别采用XRD、TEM和荧光光谱仪对样品的结构、形貌和发光性能进行了表征,探讨了烧结温度和Eu~(3+)掺杂浓度对荧光粉发光性能的影响。结果表明,样品可以被394 nm和467 nm的激发光有效激发。样品的最佳烧结温度和Eu~(3+)离子的最佳掺杂摩尔分数分别为1 400℃和18%。浓度猝灭主要归因于电偶极-电偶极相互作用。     

绿色荧光粉Sr3P4O13∶Ce3+,Tb3+的发光特性及Ce3+→Tb3+能量传递机理

采用高温固相法合成Sr_3P_4O_(13):Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪分析该荧光粉的物相组成、颗粒形貌和发光性能。结果表明:Sr_3P_4O_(13):Ce~(3+)的发射光谱和Sr_3P_4O_(13):Tb~(3+)的激发光谱在300～400 nm有重叠;在近紫外光(290 nm)激发下,该荧光粉发射出Ce~(3+)的蓝光(300～420 nm)和Tb~(3+)的黄绿光(480～500 nm和530～560 nm);当Ce~(3+)的摩尔分数为0.08,Tb~(3+)的摩尔分数从0.01增大到0.09时,Ce~(3+)的4f→5d电子跃迁将能量传递至Tb~(3+)的~5D_3能级和~5D_4能级,Ce~(3+)的发光强度逐渐降低,Tb~(3+)的发光强度逐渐增强,表明Sr_3P_4O_(13)基质中存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递;当掺杂Tb~(3+)的摩尔分数为0.09时,能量传递效率可高达86.46%;样品Sr_(2.61)P_4O_(13):0.24Ce~(3+),0.15Tb~(3+)的色坐标在绿光区域,因此Ce~(3+)和Tb~(3+)共掺杂的Sr_3P_4O_(13)荧光粉可作为绿色荧光材料应用于白色发光二极管。     

γ-Ca_2SiO_4∶Ce~(3+),Al~(3+)荧光粉的合成与发光性能研究

采用高温固相法制备了一系列γ-Ca_2SiO_4∶x Ce~(3+),y Al~(3+)黄色荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电镜、激光粒度仪、荧光光谱仪对荧光粉的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,1 200~1 300℃温度下生成β-Ca_2SiO_4,在1 350~1 500℃下生成γ-Ca2SiO_4,Al~(3+)和Ce~(3+)的掺入未改变Ca2SiO_4的结构。在1 450℃下合成的γ-Ca_2SiO_4∶0.5%Ce~(3+),4%Al~(3+)样品的相对发光强度最强。在450 nm激发下,在565 nm处存在一个宽带发射峰,主要源于Ce~(3+)的5d→2F7/2和5d→2F5/2跃迁。荧光粉受热影响较大,在450 nm激发下,样品在475 K时的发光强度降为室温的63%。监控波长为565 nm时,Ce~(3+)的衰减曲线符合单指数衰减规律,荧光寿命为104.2 ns,与其跃迁类型和离子价态基本相符。     

Eu~(3+)掺杂的Na_2YMg_2(VO_4)_3荧光粉制备和发光特性

采用溶胶-凝胶法制备了Na2Y1-xMg2(VO4)3∶x Eu~(3+)(x=0.15~0.75)系列自激活荧光粉。用XRD、SEM、光致发光光谱和荧光衰减曲线分别对其结构、形貌和发光性能进行表征。XRD结果显示样品为纯石榴石结构,其中Eu~(3+)取代Y~(3+);SEM照片显示样品为粒径大小在0.3~1μm范围内不规则的光滑球状颗粒;光谱分析表明,Na2YMg2(VO4)3作为自激活发光基质可以被200~400 nm紫外光有效激发,发出源于VO_4~(3-)电荷迁移跃迁的波长范围为400~700 nm的宽谱带绿光。掺杂Eu~(3+)后,在340 nm紫外光激发下同时出现了VO_4~(3-)的电荷迁移带和Eu~(3+)的特征光谱。不同浓度Eu~(3+)掺杂的光谱和荧光衰减曲线表明,存在VO_4~(3-)和Eu~(3+)之间的能量传递。     

Eu~(3+)掺杂的镧铈复合氧化物荧光粉的溶胶-凝胶化学合成

以硝酸铈、氧化镧和氧化铕为原料,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶化学法合成了稀土Eu~(3+)掺杂的镧铈复合氧化物(镧铈的量比分别为1∶1和1∶2)荧光粉。通过X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱和光致发光等手段研究了不同组成下样品的结构、发光及显色性能。结果表明,所得复合氧化物样品与CeO_2相似,均为立方萤石结构,空间群为Fm3m,但复合氧化物的晶胞参数a大于CeO_2。粉体形貌近似球形,颗粒均匀,粒径范围在50～60 nm之间。在466 nm蓝光激发下,位于613 nm和628 nm处Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2特征红色跃迁为主发射峰。固定Eu~(3+)掺杂摩尔分数为15%,镧铈复合氧化物的荧光强度明显优于氧化铈基质,而当基质中镧铈的量比为1∶1时,样品的荧光进一步优化达到最强。由于466 nm对应的蓝光区与半导体GaN芯片的发光重合,这有利于Eu~(3+)掺杂的镧铈复合氧化物在固态照明中的应用。     

基于YAG:Ce3+荧光粉复合Eu3+ 掺杂荧光玻璃的激光照明器件

采用结晶法和低温共烧结法制备了Eu~(3+)掺杂的Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3+)荧光玻璃,对制备出的样品进行能量色散X射线谱和光致发光光谱测试,表明稀土离子Eu~(3+)与YAG∶Ce~(3+)荧光粉已掺入荧光玻璃。掺杂不同含量Eu_2O_3的YAG∶Ce~(3+)荧光玻璃封装成的激光照明器件在驱动电流100 mA下,经过STC-4000快速光谱仪和PMS-80可见光谱分析系统测试,掺杂质量分数1%YAG∶Ce~(3+)复合质量分数9%的Eu~(3+)的荧光玻璃封装的激光照明器件发光效率为267.1 lm/W。激光照明器件随着电流的增加,其显色指数逐渐增大,但增加幅度较小。     

Eu~(3+)离子掺杂的Ca_8Zn(SiO_4)_4Cl_2红色荧光粉的制备及其荧光性能（英文）

采用溶胶-凝胶法合成了系列Ca_8Zn(SiO_4)_4Cl_2:Eu~(3+)红色荧光粉。通过X射线粉末衍射、荧光光谱等对合成的荧光粉样品进行表征,并系统地研究了烧结温度、Eu~(3+)掺杂浓度对样品发光强度的影响。结果表明:该荧光粉能被近紫外光(393 nm)有效激发;当烧结温度为800℃、Eu~(3+)的掺杂量为5.0%(摩尔分数)时,样品发射出的荧光强度最强。Ca_8Zn(SiO_4)_4Cl_2:Eu~(3+)样品的色坐标(0.684,0.316)与红色标准值(x=0.670,y=0.330)非常接近。Ca_8Zn(SiO_4)_4Cl_2:Eu~(3+)是一种很好的新红色荧光粉。     

纳米粉体CeO_2∶Eu~(3+)的溶胶-凝胶绿色合成及其发光性质

采用溶胶-凝胶法,以硝酸铈为原料,加入适量淀粉为分散剂,并通过氨水来调节溶液p H值,合成稀土Eu~(3+)掺杂的CeO_2红色纳米粉体。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、荧光分光光度计等手段研究不同煅烧温度对粉体结构、形貌、发光及显色性能的影响。结果表明,所得样品为立方晶系的萤石结构,空间群为Fm3m,颗粒呈近似球形,粒径范围在10~60 nm之间。随着煅烧温度的升高,CeO2晶粒尺寸逐渐增大,荧光粉的红色发光也逐渐增强。经800℃烧结后,近紫外(370 nm)和蓝光区(468 nm)的光都能对粉体有效地激发,这有利于其在固态照明中的应用。在溶胶-凝胶制备过程中,采用淀粉作分散剂,具有工艺简单、绿色环保的优点,有利于纳米氧化铈粉体的大规模制备。     

碳热还原法合成LaSi_3N_5∶Ce~(3+)蓝色荧光粉及其发光性能研究

利用碳热还原法制备了LaSi_3N_5∶Ce~(3+)蓝色荧光粉,重点研究了原料中掺C量和退火对样品纯度及发光性能的影响。通过X射线衍射仪和荧光光谱仪分别表征样品的晶体结构和发光性能。研究结果表明:1 600℃时能够合成主相为LaSi_3N_5∶Ce~(3+)的荧光粉。在360nm紫外光激发下样品可获得波段范围在380~600nm的单峰宽带发射谱,归结于Ce~(3+)的5d-4f的能级跃迁。当n_C/n_(La)=4/1时样品发光强度达到最大,并且光谱出现先红移后蓝移的现象。经过退火的样品的发光强度与退火前相比提高了60%~345%。将热处理后的n_C/n_(La)=4/1的样品与商用YAG混合涂覆在UV芯片上(λ_(em)=365nm)封装成WLED,证实了LaSi_3N_5∶Ce~(3+)在白光LED领域潜在的应用价值。     

多铝酸盐宽带青色荧光粉发光特性

通过高温固相法成功合成了系列宽带发射且发光颜色可调的Ba_(1-x)Al_(12)O_(19)∶xCe~(3+)(0.01≤x≤0.09)荧光粉。X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱元素映射图像结果证明合成了纯相且元素分布均匀的铝酸盐荧光粉。在361 nm近紫外光激发下,随着Ce~(3+)掺杂浓度逐渐增加,Ba_(1-x)Al_(12)O_(19)∶xCe~(3+)样品的发光强度逐渐增强且发光颜色由蓝光逐渐调节到青光。在x=0.05 mol时,Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)样品发光强度达到最大值,荧光内量子产率为30.8%。稳态光谱和荧光寿命结果证实,当Ce~(3+)掺杂浓度大于0.05 mol时,Ba_(1-x)Al_(12)O_(19)∶xCe~(3+)样品发生浓度猝灭,该浓度猝灭主要归因于邻近的Ce~(3+)-Ce~(3+)之间的能量传递。Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)样品表现出光谱覆盖范围为365～650 nm、主峰位于450 nm的青光发射,其半高宽为120 nm。该不对称的宽发射带主要源于占据基质晶格中Ba1和Ba2格位的两个Ce~(3+)发光中心。将Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)和商用红色荧光粉混合制备出简单的可被紫外光(λ_(ex)=365 nm)激发的二色pc-WLEDs,并实现了显色指数和相关色温可调的全可见光谱白光。该宽带青色发光的Ba_(0.95)Al_(12)O_(19)∶0.05Ce~(3+)荧光粉在全光谱照明领域具有潜在应用。     

溶胶-凝胶法制备YAG∶Ce,Yb纳米荧光粉及其发光性质研究

使用溶胶-凝胶法在不同煅烧温度下制备了不同掺杂的YAG∶Ce,Yb荧光粉。使用扫描电镜、X射线衍射仪对其形貌、结构进行了表征;采用光致发光、荧光寿命等技术,对其发光性质进行了研究。结果表明:粉体粒径随煅烧温度上升而增大,在1 000℃下,得到平均尺寸~84 nm的纳米荧光粉。溶胶-凝胶法产物与高温固态法产物相比,Yb~(3+)离子发光的猝灭浓度由10%下降至5%。这可能是由于溶胶-凝胶反应产物体系中掺杂离子分布更加均匀所致。     

稀土离子掺杂CaY_(1-x)AlO_4:xRE~(3+)(RE=Dy,Ho,Sm,Tm)荧光材料的发光性能

采用溶胶凝胶法合成稀土离子掺杂Ca Y_(1-x)Al O_4∶xRE~(3+)(RE=Dy,Ho,Sm,Tm)荧光粉。采用X射线粉末衍射仪(XRD)、高分辨率透射电镜(TEM)和荧光分光光度计(PL)分别对荧光粉的物相结构、形貌以及荧光性能进行表征。研究结果表明,所合成样品为四方晶系结构的纳米级材料,在紫外光激发下,掺杂离子均表现出特征的f-f电子跃迁发射,当Dy~(3+)、Ho~(3+)、Sm~(3+)和Tm~(3+)的掺杂摩尔分数分别为0.03,0.015,0.015,0.02时,样品发光强度最大,分别发射出白光、绿光、橙光和蓝光。     

白光LED用红色发射荧光粉YVO_4:Ce~(3+)(Gd~(3+))的制备与表征

用高温固相反应法制备了稀土离子Ce3+、Gd3+双掺杂的YVO4发光材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激发以及发射光谱等测试手段对YVO4:Ce3+(Gd3+)荧光粉的制备条件、发光性能以及表面形貌进行了研究。XRD结果表明,在1100℃恒温5 h可得到Ce3+(Gd3+):YVO4纯相。SEM结果显示颗粒基本为球形,粒径约为300~500 nm。激发光谱测试表明,Ce3+(Gd3+):YVO4荧光粉在近紫外光区(232 nm)和蓝光区(424 nm)可以被有效地激发,用424 nm的蓝光激发样品时,Ce3+(Gd3+):YVO4荧光粉在611 nm和659 nm处的发光强度最大;因此,这种荧光粉可以作为组合型白光LED的红色发射荧光粉的候选材料。     

一种新型可协调绿色荧光材料BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+),Ce~(3+)的发光性质与能量传递（英文）

采用高温固相法制备了BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+),Ce~(3+)系列的荧光材料,讨论了Tb~(3+),Ce~(3+)单掺及Tb~(3+),Ce~(3+)共掺样品的光谱性质及发光机理,分析了Ce~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递过程。通过对样品进行XRD,荧光光谱,色坐标等测试。结果表明,Tb~(3+),Ce~(3+)的掺杂没有改变BaAl_2Si_2O_8晶体的结构。BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+)发出明亮的绿光,发光峰分别位于487,545,583和621nm对应于Tb~(3+)的5 D4→7 FJ(J=6,5,4,3)特征发射。Ce~(3+)的掺入没有改变BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+)发射光谱的位置,但使其激发谱由窄带激发变成了宽带激发增加了谱带多样性,发光强度有了明显的增强,而且颜色也具有一定的协调性,使其在实际运用方面具有更大的灵活性。发光强度增强的原因不仅仅是因为Ce~(3+)的敏化作用,还与Ce~(3+)和Tb~(3+)之间存在能量传递有密切关系。通过猝灭法计算了,Ce~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递的临界距离为15.345nm,并且证明了能量传递是由偶极-偶极相互作用产生的。通过计算得到能量传递效率最高达到了76.04%。     

红色荧光粉Sr_3LiSbO_6∶Eu~(3+)制备及其发光性质

采用高温固相法制备了Sr_3LiSbO_6∶Eu~(3+)(SLSO∶Eu~(3+))红色荧光粉。系统研究了Eu~(3+)浓度对发光强度的影响,并对样品进行了XRD、荧光光谱(PL)、荧光寿命、热稳定性和色坐标分析。结果表明,制备的荧光粉Sr_3LiSbO_6∶Eu~(3+)可被紫外光激发,并在612 nm处表现出较强的红光发射带。研究了样品的浓度猝灭效应,样品的最佳掺杂浓度为0.04%,猝灭主要是因为偶极-偶极相互作用引起的。此外,还探讨了样品的热稳定性,在423 K时的发光强度为室温下的43.1%。最后对样品的荧光寿命和CIE进行了测试。以上结果表明制备的荧光粉Sr_3LiSbO_6∶Eu~(3+)是一种新型LED红色荧光材料。