Mn2+激活六角铝酸盐CeMgAl11O19-SrAl12O19固溶体的光谱学性质

本文研究(1-x)CeMgAl11O19-xSrAl12O19:Mn2+固溶体光谱学性质。Mn3+在固溶体中的荧光光潜由516nm绿色发射带和630-685nm红色发射带组成。前者归于占据4f格位的四面体Mn2+(g)离子,后者归于位于20格位的八面体Mn2+(r)中心。Mn2+(r)红色发射带随SrAl12O19含量增加而短移,x=0时,为685nm,x=0.8时,短移为630nm。固溶体中Ce3+-Mn2+(g和r)和Mn2+(g)-Mn2+(r)存在能量传递。荧光衰减分析表明,Mn2+(g)-Mn2+(r)能量传递是一种电偶极-电偶极相互作用的直接能量传递。随着固溶体中SrAl12O19含量的增加,Mn2+(g)-Mn2+(r)能量传递几率降低,临界距离R0减小。当x=0.8时,Mn2+(g)-Mn2+(r)传递消失。与之相反,Ce3+-Mn2+(g)能量传递则随SrAl12O19量的增高而加大。当x=0.8时,固溶体0.2CeMgAl11O19-0.8SrAl12O19:Mn2+中Ce2+-Mn2+(g)传递几率仅略低于商用荧光粉CeMgAl11O19中Ce3+-Tb3+传递几率。这类固溶体是有效的绿色发射荧光体。Mn2+格位(4f和2a)的晶场强度10Dq和Racah参数比C/B随SrAl12O19增加而呈减小趋势。本文表明,固溶体结构的镜面层对晶体光谱性质有大的影响。     

Sr_3B_2O_6∶Eu~(3+),Li~+荧光粉的合成与发光性能

采用高温固相法合成Sr3B2O6∶Eu3+,Li+红色荧光粉,考察了激活剂Eu3+和电荷补偿剂Li+浓度对Sr3B2O6∶Eu3+,Li+荧光粉发光性能的影响。结果表明:适量掺杂Eu3+、Li+离子并不改变Sr3B2O6的结构。当Eu3+掺杂量为4%、Li+的掺杂量为8%时,在900℃下灼烧2 h可以得到发光性能最佳的Sr2.9B2O6∶0.04Eu3+,0.08Li+红色荧光粉。以394 nm的近紫外光激发时,Sr3B2O6∶Eu3+,Li+荧光粉发射出红光,对应于Eu3+的4f-4f跃迁,其中以614 nm附近的5D0→7F2跃迁发光最强,是一种有潜力用于白光LED的红色荧光粉。     

K_2ZnSiO_4∶Eu~(3+)红色荧光粉的制备及发光性能

采用高温固相法合成了适合近紫外光、蓝光激发的K2ZnSiO4∶Eu3+红色荧光粉,研究了该荧光粉的发光特性。XRD结果显示,所合成的荧光粉主晶相为K2ZnSiO4。样品的激发光谱由O2-→Eu3+电荷迁移带(200~350nm)和Eu3+离子的特征激发峰(350~500nm)组成,最强峰位于396nm,次强峰位于466nm。在396nm和466nm激发下,样品均呈多峰发射,分别由Eu3+离子的5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,其中619nm处峰值最大。增加Eu3+离子的掺杂浓度,荧光粉的发光逐渐增强。在实验测定的浓度范围内,未出现浓度猝灭现象。不同Eu3+浓度样品的色坐标均位于色品图红光区,非常接近NTSC标准。     

BaMgAl_(10)O_(17)∶R~(2+)(R=Eu,Mn)的真空紫外光谱特性

采用高温固相反应法合成了BaMgAl10 O17∶R(R =Eu ,Mn)荧光体 ,测量了荧光体的真空紫外激发光谱和相应的发射光谱 ,观察到基质吸收带位于 16 5nm附近 ,Mn2 + 离子的吸收位于 170～ 2 40nm范围 ,Eu2 + 离子的 4f→ 5d吸收位于 2 10～ 40 0nm范围。真空紫外光谱特性的研究表明基质与激活离子之间存在较好的能量传递。     

Mn~(2+)和Cr~(3+)在镁铝尖晶石中的发光性质及其能量传递

通过凝胶固相法在1400℃合成了单掺Mn2+,单掺Cr3+以及双掺Mn2+和Cr3+的镁铝尖晶石粉体。单掺Mn2+离子的样品在450 nm波长激发下有绿光发射(520 nm),单掺Cr3+离子的样品在397 nm波长激发下具有蓝光(450 nm)和红光发射(689 nm),在545 nm波长激发下也有红光发射(689 nm);而双掺的Mg1-xAl2(1-y)O4∶xMn2+,yCr3+粉末在450 nm波长的蓝光激发下,同时具有绿光(515 nm)和红光发射(677 nm,694 nm)。实验发现在共掺杂的镁铝尖晶石体系中Mn2+和Cr3+离子之间存在能量传递,二者可以互为激活中心和敏化中心,其中Mn2+对Cr3+的敏化作用较强。因此这种粉体可以用做蓝光芯片激发的白光LED灯用荧光粉。实验证明Mn2+→Cr3+的能量传递方式为辐射再吸收     

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。     

白光LED用Sr_3(PO_4)_2∶Eu~(2+)蓝色荧光粉的制备及发光性能研究

采用高温固相法在N2-H2还原气氛下合成了一系列Sr3(PO4)2∶Eu2+蓝色荧光粉,通过X射线衍射仪(XRD)、荧光光谱仪(PL)对荧光粉的晶体结构、激发和发射光谱进行了表征。结果表明:微量的Eu2+掺杂不会改变其晶体结构;Sr3(PO4)2∶Eu2+荧光粉在310~390nm范围内可以有效的被激发,激发峰位于359nm;发射光谱为主峰位于438nm宽带发射(带宽约为150nm),对应于Eu2+的4f65d1→4f7跃迁.通过高斯拟合发现,Eu2+至少占据了Sr3(PO4)2两种不同的Sr2+格位,形成两个发光中心(430和459nm).当Eu2+的掺杂浓度为7%时,其具有最大的发光强度,继续增大Eu2+的掺杂浓度,Sr3(PO4)2∶Eu2+的发射光谱会出现浓度猝灭现象,且其发射峰会随着铕离子浓度增加而发生红移。Sr3(PO4)2∶Eu2+荧光粉在近紫外区有着强而宽的吸收带,与近紫外LED芯片发射相匹配,相对发光强度是蓝色荧光粉BaMgAl10O17∶Eu2+(BAM)的1.3倍,是一种很有前途的白光LED用蓝色荧光粉材料。     

LiBaPO4:Eu3+材料的制备及发光特性

采用高温固相法制备了LiBaPO4:Eu3+红色发光材料,研究了Eu3+掺杂浓度、电荷补偿剂等对材料发光性质的影响.结果显示,在401nm近紫外光激发下,材料呈多峰发射,分别由Eu3+的5Do→7FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,主峰位于619 nm;监测619 nm发射峰,所得激发光谱由O2- →Eu3+电...     

发光二极管用红色荧光粉SrMoO4:Eu3+的制备和发射性质

采用化学共沉淀法制备了适合于紫外、近紫外、蓝光发光二极管(LED)激发的红色荧光粉SrMoO4:Eu3+.研究了样品的晶体结构和发光性质.结果表明:化学共沉淀法合成的SrMoO4:Eu3+荧光粉为四方纯相,其激发光谱包括一个宽带峰和一系列尖峰,峰值位于280nm(宽带峰中心),395nm,465nm,可以被紫外LED和蓝光LED有效激发.在395nm的激发下,测得发射光谱的强发射峰位于613nm,对应Eu3+离子的5D0→7F2跃迁.Eu3+离子掺杂浓度的改变对基质的晶格常数、Eu3+离子在晶体中对称性及发光性能有较大影响.通过对比不同掺杂浓度Eu3+离子的发射谱,发现在SrMoO4基质中Eu3+离子掺杂存在浓度猝灭现象,其最佳掺杂浓度为15%.     

LiBaPO4:Eu3+材料的制备及发光特性

采用高温固相法制备了LiBaPO4:Eu3+红色发光材料,研究了Eu3+掺杂浓度、电荷补偿剂等对材料发光性质的影响.结果显示,在401nm近紫外光激发下,材料呈多峰发射,分别由Eu3+的5Do→7FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,主峰位于619 nm;监测619 nm发射峰,所得激发光谱由O2- →Eu3+电荷迁移带(200～350nm)和f-f高能级跃迁吸收带(350～450nm)组成,主峰位于401 nm.改变 Eu3+掺杂浓度,LiBaPO4:Eu3+材料的发射强度随之改变,Eu3+摩尔分数为5%时,强度最大;依据Dexter理论,得出浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用;添加电荷补偿剂提高了LiBaPO4:Eu3+材料的发射强度,且Li+和C1-的效果最好.     

镓置换铝对SrAl2Si2O8∶Eu2+晶体结构和发光特性的影响

采用高温固相法在弱还原气氛下制备了Sr0.955Al2－xGaxSi2O8∶Eu2+ (x=0～1.0)系列荧光粉,研究了Ga3+置换铝Al3+对晶体结构和光谱特性的影响.Ga3+进入SrAl2Si2O8晶格与Al3+发生类质同相替代使晶胞参量a、b、c、β和晶胞体积V都随Ga3+置换量呈线性增大,表明形成了连续固溶体.镓置换铝对晶胞参量c的影响最明显,b其次,a最小.Eu2+的宽带激发光谱位于230～400 nm,表观峰值位于350 nm,可由267 nm、305 nm、350 nm和375 nm四个峰拟合而成.随着镓置换量增加,较短波长的三个激发峰发生红移并且267 nm和350 nm峰强度减弱,305 nm峰强度明显增强,375 nm峰位和强度基本不变,表观激发峰半高宽由109 nm减小至98 nm,基本不随镓置换量变化.发射光谱位于380～600 nm为不对称宽带,可由406 nm和441 nm两峰拟合而成并且随Ga3+置换量增加线性红移,拟合发射光谱峰面积之比线性递增,Ga3+进入晶格对较长波长发射中心影响较大.Ga3+置换量为1.0 mol时,表观发射峰位从407 nm线性红移至422 nm,表观峰值随Ga3+置换量线性增大,半高宽由58 nm增加至79 nm.镓置换铝造成Eu-O距离变小,发光中心Eu2+所处晶体场增强,5d轨道能级分裂变大,最低发射能级下移.     

Eu2+/Dy3+共掺SrSiO3透明微晶玻璃的光学性质

在还原气氛中采用高温熔融法制备了Eu2+-Dy3+共掺硅酸盐玻璃,热处理后得到了Eu2+-Dy3+共掺透明SrSiO3微晶玻璃。测试了样品的激发光谱和发射光谱,研究了不同Eu2+-Dy3+物质的量比下微晶玻璃发光的变化并计算了对应的色坐标。研究发现,样品发射光谱范围在400～600nm,其中400～550nm(绿光)的宽发射谱带来自Eu2+的5d→4f跃迁,而位于483nm(蓝光)和575nm(黄光)的尖峰则来自Dy3+的4F9/2→6 H15/2和4F9/2→6 H13/2跃迁;在紫外(UV)光(365nm)激发下通过调控Eu2+-Dy3+物质的量比可得到发白光的微晶玻璃,当Eu2+-Dy3+物质的量比为1∶8时,Eu2+-Dy3+共掺SrSiO3透明微晶玻璃所发白光最佳,对应的色坐标(0.268,0.356)位于CIE标准色坐标图的白光区域且最接近理想白光。结果表明,Eu2+-Dy3+共掺SrSiO3透明微晶玻璃可作为一种潜在的白光发光二极管用基质材料。     

2(Ba1-xSrxO)(1-y)P2O5·yB2O3:Eu2+的发光性能

合成了系列2(Ba1-xSrxO) (1-y)P2O5·yB2O3∶Eu2+样品,研究了样品在长波紫外区域的激发光谱和发射光谱.从激发谱可以看出2(BaO)(1-y)P2O5·yB2O3∶Eu2+在300～380 nm附近区域有很强的吸收带,在380 nm 紫外光激发下,2(BaO)·(1-y)P2O5·yB2O3∶Eu2+的发射带位于400～430 nm;在2(Ba1-xSrxO)-(1-y)P2O5·yB2O3∶Eu2+的系列样品中,当x＞0.2时,随着x的增大,基质晶格在330～380 nm吸收带整体向低能方向移动了40 nm;在147 nm 激发下的发射谱是主峰值位于478 nm的蓝绿光发射.     

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。     

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。     

Sr3Gd0.5-xTb0.5(BO3)3∶xEu3+的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备了Sr₃Gd_0.5-xTb_0.5(BO₃)₃∶xEu³⁺系列荧光粉,并研究了其发光性质与能量传递过程。Sr₃Gd_0.5-xTb_0.5(BO₃)₃∶xEu³⁺系列荧光粉在300~400 nm的近紫外光有效激发下产生489,544,594,614,624 nm的发射谱线,分别对应于Tb³⁺和Eu³⁺的特征跃迁。荧光寿命测试表明,随着Eu³⁺掺杂浓度的增大,Tb³⁺寿命逐渐缩短,证实该体系中存在Tb³⁺→Eu³⁺的能量传递过程,能量传递效率最大值为20.53%。在对Tb³⁺和Eu³⁺的能级结构进行分析的基础上,进一步探讨了Tb³⁺→Eu³⁺能量传递过程。Sr₃Gd_0.5-xTb_0.5-(BO₃)₃∶xEu³⁺系列荧光粉具有良好的红色发光性质,是潜在的可以应用于白光LED的光转换材料。     

Eu~(3+)/Yb~(3+)共掺杂ZrO_2粉末的制备和发光性质研究

利用共沉淀方法制备了Eu3+/Yb3+单掺和共掺的ZrO2粉体材料,研究了煅烧温度和掺杂浓度对结构和发光性质的影响。XRD结果表明:所制备单掺样品含有单斜相和四方相2种不同结构,随着热处理温度的升高,四方相向单斜相转变,经1 150℃处理后,四方相消失,呈现单一的单斜相;Yb3+离子的掺入有稳定ZrO2四方相的作用,随着掺杂浓度的增加,单斜相转变为四方相。由于晶相的不同,Eu3+处在四方相和单斜相2种发光中心,二者发光性质不同。Eu3+/Yb3+共掺后,在270 nm激发Eu3+时,观测到了Yb3+在近红外波段(980 nm)的发光,同时证实Eu3+的激发光谱和Yb3+的激发光谱相一致,表明存在Eu3+到Yb3+的能量传递,交叉弛豫和共合作能量传递过程是其可能的能量传递机理。     

Er~(3+)/Eu~(3+)及Yb~(3+)/Er~(3+)/Eu~(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析

采用高温固相烧结法制备了Er3+/Eu3+共掺杂和Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂系列硼硅酸盐玻璃样品。在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品的光致发光谱,分析了上转换机制。结果表明:随着Er3+浓度的增加,Eu3+的595 nm光谱强度增强;Eu3+的692 nm光谱强度随Yb3+浓度增加而增强,并明显强于595 nm光谱。Er3+/Eu3+、Yb3+/Eu3+之间的能量传递和合作上转换等机制导致Eu3+离子上转换发射。     

Dy3+含量对Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃发光性能的影响

通过控制Dy3+的掺杂浓度,制备出了不同浓度的Eu2+,Dy3+单掺和共掺高硅氧发光玻璃,测试其激发和发射光谱,讨论了Dy3+浓度对Eu2+,Dy3+共掺样品发光性质的影响。结果表明,Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃中存在Dy3+向Eu2+的无辐射能量传递现象,且Dy3+的引入会使高硅氧发光玻璃中Eu—O的共价作用减弱,造成Eu2+发射峰蓝移;随着Dy3+浓度的增加,Dy3+→Eu2+能量传递增强,Eu2+发光增强;Dy3+含量继续增加,则Dy3+发光出现浓度猝灭,且Dy3+→Eu2+能量传递减弱。     

Ca2Li2BiV3O12∶Eu3+荧光粉的制备和发光性能

采用高温固相法成功合成了一种可用于白光LED的Ca₂Li₂BiV₃O₁₂∶Eu³⁺新型红色荧光粉,使用X射线衍射仪和荧光分光光度计对合成样品进行了表征,研究了合成温度和Eu³⁺含量对合成样品相组成和发光性能的影响。结果表明,采用高温固相法在650~700 ℃能合成纯度较高、结晶度好的Ca₂Li₂BiV₃O₁₂∶Eu³⁺荧光粉,合成样品激发带覆盖200~400 nm,发射光谱的线状发射峰可归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_J(J= 1, 2, 3,4)特征锐线发射,Eu³⁺摩尔分数为14%时荧光粉的发光强度最大。