近红外发射Lu2O3∶Mn4+荧光粉的制备及其发光特性

采用高温固态烧结方法制备了具有不同Mn4+离子掺杂浓度的Lu2O3∶x;Mn4+荧光粉.应用X射线衍射、荧光激发和发射光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和发光动力学测量等手段研究了该荧光粉的微结构和发光特性与掺杂浓度的关系.实验结果表明,Mn4离子可掺杂到Lu2O3基质晶格中,在252 nm激发下,可观察到位于695 nm和712 nm的近红外发射峰,其分别来源于Mn4+离子的2E→4A2和4T2→4 A2的跃迁.当Mn4+掺杂浓度为0.1;时,可获得最大的发光强度.通过优化热处理条件(在空气气氛、1400℃温度下热处理5h),可进一步提高Lu2O3∶0.1; Mn4+荧光粉的近红外发光强度和余辉性能.实验发现,经热处理的Lu2O3∶0.1; Mn4+样品中,Mn4+离子占据了Lu2O3基质中的S6和C2两种格位;具有较长寿命的近红外发光来自占据S6格位Mn4离子的贡献,而具有较短寿命的近红外发光则来自占据C2格位Mn4离子的贡献.实验表明,经高温热处理的近红外发射Lu2O3∶Mn4+材料余辉时间大于3 min,其在生物成像方面有潜在的应用前景.     

铕离子掺杂七铝酸十二钙蓝光 发射导电荧光粉的制备及其光学特性

采用碳包埋方法制备了不同Eu~(2+)掺杂浓度的七铝酸十二钙(C12A7∶x%Eu~(2+))导电荧光粉。在254 nm的紫外光激发下,样品呈现出位于444 nm的蓝光宽带发射峰,其来源于Eu~(2+)的4f~65d~1-4f~7跃迁。当Eu~(2+)的掺杂浓度为1.0%时,蓝光发射强度最大。通过漫反射吸收光谱结合经验公式可计算C12A7∶1.0%Eu~(2+)粉末样品的困陷于笼中的电子浓度为3.40×10~(19) cm~(-3)。在空气气氛下对C12A7∶1.0%Eu~(2+)样品进行热处理,通过减少困陷于笼中的电子浓度,即增加困陷于笼中的O~(2-)离子浓度,可进一步提高样品的发光强度。阴极射线发光实验结果表明:铕掺杂七铝酸十二钙蓝光发射导电荧光粉在低压场发射显示器件中有潜在的应用前景。     

2018年7期 电子期刊

采用自蔓延燃烧法制备了不同镨掺杂浓度的12CaO·7Al₂O₃：Pr³⁺（C12A7：Pr³⁺） X射线影像存储荧光粉。在232 nm激发下,发现Pr³⁺掺杂摩尔分数为0.3%的荧光粉位于486 nm的蓝光发射峰呈现最大的发光强度。对C12A7：0.3% Pr³⁺样品进行真空热处理后,C12A7笼中的O^2-基团数量减少,同时类F⁺色心的空笼子的数量增多,导致陷阱数目增加和光激励发光强度增大。热释发光实验表明：C12A7：0.3% Pr³⁺样品中存在两个深陷阱,陷阱深度分别约为0.69 eV和0.80 eV;经过真空热处理后的C12A7：0.3% Pr³⁺荧光粉,陷阱深度变深,陷阱数目增多,光存储性能变好。当吸收的X射线剂量为5.2 Gy时,可以实现分辨率较高的X射线成像。实验结果表明,镨掺杂C12A7荧光粉在计算机X射线摄影领域有潜在的应用前景。     

12CaO·7Al_2O_3∶Ce~(3+)透明陶瓷的制备及其闪烁特性研究

采用高温固相法制备了不同Ce3+掺杂浓度的12Ca O·7Al2O3(C12A7∶x%Ce3+)陶瓷样品。在350 nm紫外光激发下,样品的发射光谱呈现为主峰位于440 nm的宽带,来源于Ce3+的5d1→2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。随着Ce3+掺杂浓度的增加,发射强度增大;当Ce3+摩尔分数超过0.7%时,有杂质相出现。为了进一步提高光致发光强度,采用自蔓延燃烧法合成了C12A7∶0.5%Ce3+陶瓷样品。在H2气氛下热处理,通过改变笼中阴离子基团的种类和数目提高了陶瓷闪烁特性(发光强度和衰减时间)。结果表明,C12A7∶Ce3+陶瓷是可应用于闪烁体的潜在材料。     

2018年10期 电子期刊

采用自蔓延燃烧法结合高温热处理方法制备了镝离子掺杂浓度不同的七铝酸十二钙（12CaO·7Al₂O₃:x% Dy³⁺,C12A7:x% Dy³⁺） X射线荧光粉材料。实验发现,该系列荧光粉在350 nm激发下,可观察到位于486 nm和575 nm的两个发光峰,其分别来源于Dy³⁺离子的⁴F_9/2→⁶H_15/2和⁴F_9/2→⁶H_13/2跃迁。当镝掺杂摩尔分数为0.3%时,两个发光峰的发射强度最大。在氮气气氛下,1 300℃热处理C12A7:x% Dy³⁺荧光粉后,与未热处理样品相比,笼中OH^-基团减少,导致其光激励发光强度显著增大,并产生了更多的深陷阱。通过使用氮气气氛热处理后的C12A7:0.3% Dy³⁺粉末制成的成像板,以包覆有绝缘层细电线为成像目标,发现在合适的X射线吸收剂量下（0.54 Gy）,可以实现高质量的X射线成像。以上实验结果表明,镝掺杂的七铝酸十二钙X射线荧光粉材料在数字化静态X射线图像目标检测技术中有潜在的应用前景。     

无笼中OH~-的Sm~(3+)掺杂C_(12)A_7红光发射导电荧光粉的制备及其光学特性

采用碳包埋方法制备了不同Sm~(3+)掺杂浓度的12CaO·7Al_2O_3(C_(12)A_7:x%Sm~(3+))导电荧光粉。样品在404 nm波长激发下,可观测到位于564, 601, 648, 709 nm附近的4个发射峰,其分别来源于Sm~(3+)的~4G_(5/2)→~6H_(J/2)(J=5, 7, 9, 11)的跃迁。当Sm~(3+)掺杂浓度x=0.3时,样品的光致发光强度最大。通过吸收谱结合经验公式计算可知,样品中笼中电子的浓度约为8.5×10~(19) cm~(-3)。通过红外光谱测试可知,样品中不含困陷于笼中的OH~-离子。通过在空气气氛下对C_(12)A_7:Sm~(3+)导电荧光粉进行热处理,实验发现在225℃下热处理时间为50 min时,样品的阴极射线发光强度最大。通过对比含与不含笼中OH~-离子基团的优化C_(12)A_7:Sm~(3+)导电荧光粉的阴极射线发光特性,实验发现无笼中OH~-的样品阴极射线发光强度更大,导电能力更强。实验表明:碳包埋方法制备的C_(12)A_7:Sm~(3+)导电荧光粉在低压电子束激发下能更好地避免电荷累积效应,在低压场发射显示领域有潜在的应用前景。     

Y3+掺杂对CaGdAlO4:Pr3+,Yb3+荧光粉的微结构及其量子剪裁发光的影响

采用自蔓延燃烧法结合后期热处理手段制备得到了Y3+/Pr3+共掺杂的CaGdAlO4荧光粉材料.实验结果表明:当用与Gd3+离子半径较近的Y3+来取代Gd3+时,Pr3+的光致发光强度增强,使来自Pr3+的4f-5d跃迁的吸收峰峰值位置发生了从261nm至259nm的蓝移.在确定Y3+的最优浓度为50%,Pr3+的最优浓度为0.5%时,进一步制备了Y3+/Pr3+/Yb3+共掺杂的CaGdAlO4荧光粉材料,并实现了从深紫外到近红外的量子剪裁.在Yb3+的浓度达到6%时,Yb3+位于980nm的发射峰最强.经计算Y3+/Pr3+/Yb3+共掺杂的CaGdAlO4材料的量子剪裁效率约为168%,优于Pr3+/Yb3+共掺杂的CaGdAlO4荧光粉.此外,在254nm紫外光照射下,Y3+取代Gd3+的策略在一定程度上抑制了CaGdAlO4荧光粉材料的晶格热化现象.综上,用价格更低的Y部分取代Gd,可使CaGdAlO4:Pr3+/Yb3+荧光粉制备成本降低,并进一步优化其量子剪裁性能.该研究对硅空间太阳能电池的应用开发具有实际意义.     

笼中阴离子基团对Nd~(3+)掺杂C12A7粉体红外发光的影响

采用自蔓延燃烧法制备了不同Nd3+掺杂浓度的具有笼状结构的12Ca O·7Al2O3(C12A7∶x%Nd3+)粉体材料。在808 nm波长的激发下,观测到了位于887,1 069,1 340 nm附近的3个近红外发射峰,分别归属于Nd3+的4F3/2→4IJ/2(J=9,11,13)跃迁。Nd3+掺杂摩尔分数达到0.5%时,红外光发射较强,且没有观察到杂质相。在H2气氛下对样品进行1 300℃热处理之后,笼中OH-和H-浓度增加,笼子发生畸变,晶粒尺寸变大,样品的结晶性变好。通过在空气下热处理,减少了高能振动基团OH-的数目,进一步增强了近红外光发射。变温光致发光谱测量结果表明,C12A7∶x%Nd3+样品具有较高的热激活能,在红外激光器上有潜在的应用前景。     

白光LED用Li^+/La^3+共掺杂BaSi2O5∶Eu^2+绿光发射荧光粉的制备及其发光性能和热稳定性

通过Li^+/La^3+同比例共掺杂策略,在氢气气氛下烧结制备了Li0.06La0.06Ba0.84Si2O5∶4%Eu^2+(LLBSO∶Eu2+)高效绿色发光荧光粉。相比于未掺杂样品Ba0.96Si2O5∶4%Eu2+(BSO∶Eu^2+),Li^+/La^3+共掺有助于单一相LLBSO∶Eu^2+荧光粉的合成,能有效降低烧结的温度和缩短合成时间。我们发现该策略节约荧光粉合成成本的同时,也可以显著提高其光学性能。相关测试表明,Li+/La3+共掺杂样品平均颗粒尺寸主要分布在1.1~2.7μm,颗粒团聚现象不明显,符合涂覆LED芯片要求。该样品可以有效地被365 nm近紫外LED芯片激发,产生位于502 nm的强的宽带绿光发射,其归属于Eu2+的5d-4f跃迁,发光强度是未掺杂样品的168%。此外,LLBSO∶Eu^2+荧光粉在150℃时发光强度仍保持在室温时的98%左右,具有良好的热稳定性。该样品CIE坐标位于绿光区(0.217,0.410)。通过绿粉/红粉和绿粉/红粉/蓝粉混粉策略,制得了色温为2918~4037 K的白色发光LED,其显色指数(Ra)均大于85,具有良好的热稳定性。实验结果表明,Li^+/La^3+共掺单一相的BSO∶Eu^2+绿色发光荧光粉是制备近紫外激发白光发射LED的优良候选荧光粉材料。     

Cr3+单掺杂及Eu3+/Cr3+共掺杂GdAlO3近红外长余辉发光纳米粒子的制备、微结构及光学特性

同时可作为磁共振成像造影剂与近红外余辉光学成像光学探针双功能的纳米粒子,在生物医学领域具有重要的应用价值。采用自蔓延燃烧法制备了不同掺杂浓度的GdAlO₃∶x%Cr3+及GdAlO₃∶1%Cr3+, y%Eu3+近红外长余辉发光纳米粒子。并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、激发和发射光谱及发光动力学分析等技术手段,较系统地研究了其微结构及光学特性。实验结果表明,Cr3+取代了GdAlO₃中的Al3+的格位,单掺样品的平均粒子尺寸约为202 nm。GdAlO₃∶x%Cr3+样品的激发谱显示,激发峰来源于Cr3+和Gd3+的跃迁;在583 nm的激发下,在650～750 nm近红外范围内,出现四个近红外光发射峰。其中,725 nm处的发射峰归属为禁戒跃迁2E到4A₂的零声子线, 700和750 nm处的发射峰则为声子边带的发射。在0.2%～2.0%的掺杂浓度范围内,随着Cr3+掺杂浓度的增加,这些发射峰的强度先增强后减弱,最优浓度为1%。而位于735 nm处的发射峰强度随Cr3+浓度增大而增大,其归属于Cr3+-Cr3+对的发光。同时,单掺样品可观察到位于725 nm的长余辉发光,其中GdAlO₃∶1%Cr3+纳米粒子的余辉时间最长,并超过30 s。在上述Cr3+最优浓度（1%）基础上,通过Eu3+取代GdAlO₃基质中Gd3+的格位,实现了Eu3+/Cr3+共掺杂。实验发现,在266 nm激发下,在红光区域范围内可观察到以位于614 nm处的发射为主的一系列发射峰。尤其,由于存在Eu3+到Cr3+的能量传递,在近红外区出现了位于725 nm处Cr3+的近红外发射峰。当Eu3+浓度为13%时,与Cr3+单掺杂样品相比,其样品的平均粒子尺寸虽然减小到167 nm,但在275 nm紫外光照射5 min停止后,发现共掺样品在位于725 nm处Cr3+的余辉发光强度明显增强。通过比较分析单掺和共掺样品的吸收和发射光谱及发光动力学的结果,验证了由于Eu3+到Cr3+的持续能量传递可引起较显著地近红外余辉发光增强的结论。同时,该研究为设计新型的近红外长余辉发光纳米材料提供了新的思路。