混合尖晶石型Zn6Ga8TiO20:Cr3+荧光粉的合成、结构表征与发光性能

采用高温固相法合成新型红色荧光粉Zn₆Ga_8-xTiO₂₀:xCr³⁺。用XRD、XRF和TEM对样品的成分和晶体结构进行表征, 发现所合成的荧光粉为单一的混合尖晶石结构, Cr³⁺能有效地掺杂进入基质Zn₆Ga₈TiO₂₀中, 并占据八面体格位。荧光光谱分析表明, 激发谱由四个峰组成, 峰值分别为281、337、420和555 nm, 其中281 nm对应Cr³⁺离子的⁴A₂→⁴T₁(4P)跃迁, 337 nm来自O^2-的2p轨道电子向Ga³⁺的4s4p轨道迁移跃迁, 420和555 nm分别对应Cr³⁺离子的⁴A₂→⁴T₁和⁴A₂→⁴T_2g的跃迁。发射光谱是由²E→⁴A₂的跃迁辐射零声子线(689 nm, R锐线)、处于畸变的环境中Cr³⁺发射的N线(696 nm)以及由晶格振动导致的声子伴随发射峰组成。这种荧光粉是一种可能应用在白光LED上的红色荧光粉。     

Yb3+-Tm3+共掺BiOBr纳米晶的近红外上转换发光特性研究

采用水热法合成了Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶, 研究了其上转换发光性能。在980 nm光激发下, 样品中Tm³⁺离子实现了³H₄→³H₆、¹G₄→³F₄和¹G₄→³H₆跃迁, 进而发出强烈的近红外光(801 nm)和较弱的红光(655 nm)与蓝光(485 nm)。探讨了样品的上转换发光机理, 上转换发光强度与激发功率的关系表明在980 nm激发下Tm³⁺的蓝光和红光发射为三光子过程, 而近红外发光为双光子过程。随着Yb³⁺浓度增加, 近红外发光显著增强, 近红外光与蓝光(I_{801 nm}/I_{485 nm})的发光强度比高达71.4。研究结果表明, Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶在生物荧光标记领域具有潜在的应用前景。     

Yb3+,Tb3+共掺杂Sr2B2O5荧光粉的制备及其下转换发光性能的研究

采用高温固相法合成了Tb³⁺, Yb³⁺共掺杂的Sr₂B₂O₅荧光粉。通过X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)对样品的物相结构和发光性质进行了表征。XRD结果表明, 合成样品为单斜结构的Sr₂B₂O₅相。分别使用543 nm和980 nm的监测波长, 得到的激发光谱均在354 nm、374 nm处有较强的激发峰, 其中374 nm处最强, 说明Sr₂B₂O₅荧光材料在近紫外光区对太阳光有很强的吸收; 在374 nm( Tb³⁺:⁷F₆→⁵D₃) 紫外光激发下, 观察到Tb³⁺: ⁵D₄→⁷F_J ( J = 6, 5, 4, 3) 可见光区发射光, 并检测到Yb³⁺: ²F_5/2→²F_7/2的近红外发射光。通过研究激发光谱和发射光谱与Yb³⁺掺杂浓度的关系, 发现在单斜晶体Sr₂B₂O₅中, Yb³⁺具有很高的猝灭浓度。     

(Lu0.5In0.5)2O3:Tm3+,Yb3+超细粉末的合成和上转换发光

先用液相沉淀技术合成Lu/In/Tm/Yb四元体系水合碱式碳酸盐类沉淀前驱体,然后将其在1100℃煅烧制备出一系列类球状平均粒度约为110 nm的[(Lu_0.5In_0.5)_0.999-xTm_0.001Yb_x]₂O₃ (x=0~0.05)氧化物固溶体。在980 nm泵浦激光激励下这种氧化物粉体在可见光区发射出强烈的蓝青光(450~510 nm,源于Tm³⁺离子4f¹²电子组态内¹D₂→³H₆,³F₄电子跃迁)和较弱的红光(650~670 nm,源于Tm³⁺离子的¹G₄→³F₄电子跃迁),二者的上转换过程均为双光子吸收。随着Yb³⁺离子浓度的提高1931CIE色坐标上的发射光颜色逐渐由绿光(0.31, 0.54)移向蓝光(0.01, 0.19)。Yb³⁺离子共掺提高了Tm³⁺离子的上转换发光强度,其最佳含量为2.5%。发射474 nm蓝光和654 nm红光的粉体,其荧光寿命分别约为0.84和0.97 ms。     

YVO4∶Eu3+,Bi3+红色荧光粉的水热合成及其荧光性能

以Y₂O₃、Eu₂O₃、Bi(NO₃)₃·H₂O、浓HNO₃、偏钒酸铵、氨水、无水乙醇和一缩二乙二醇为原料,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法合成YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱(FL)等手段对产品进行了表征和分析。结果表明：合成的样品为YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒,均具有四方晶相结构,其微结构随反应溶液的的pH值变化。YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒在619 nm处有较强的红光发射(电偶极跃迁⁵D₀→⁷F₂),在594 nm有较弱的橙光发射(磁偶极跃迁⁵D₀→⁷F₁)。随着Eu/Bi比值的增大材料的荧光先增强后减弱,在Eu/Bi比值为5时样品的红光发射最强。溶液的pH值影响YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光强度,其中pH值为10时的样品其红光发射最强。并探讨了YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光机理。     

Lu2.94Al5O12:0.06Ce3+绿色荧光粉的制备及光致发光

采用高温固相法制备了Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光光谱(PL)对样品的物相、形貌及发光性能进行了表征。结果表明,所合成的Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉为立方晶系,表面为类球形。激发光谱中,位于340和450 nm的激发峰分别归属于4f的两个能级到5d能级的跃迁而产生的吸收,340 nm处的激发峰是由于发光是由于²F_5/2到5d的跃迁,而450nm处的激发峰是由于²F_7/2到5d的跃迁。发射光谱中,位于525 nm的发射峰对应Ce³⁺的4f-5d电子跃迁。当Ce₃₊掺杂量为6%,1500℃煅烧5 h时,Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉CIE色坐标为(0.3683,0.5959),是一种可以用作白光LED的绿色荧光粉。     

Eu2+/Tb3+掺杂的Sr2Si5N8基荧光粉的制备与发光性能

采用碳热还原氮化法合成了Eu²⁺/Tb³⁺掺杂的Sr₂Si₅N₈基荧光粉, 并重点研究了Tb³⁺-Eu²⁺共掺时Sr₂Si₅N₈基荧光粉的发光性能。研究结果表明: 由于Tb³⁺的f → d间的跃迁是自旋允许的, Sr₂Si₅N₈:Tb³⁺在330 nm激发光下, 在490、543、585和623 nm四处各有一发射峰, 它们分别来源于Tb³⁺的⁵D₄ → ⁷F_j (j = 6、5、4、3)能级跃迁; 掺入Tb³⁺对Sr_1.96Si₅N₈:0.04Eu²⁺的激发谱和发射谱的形状及峰位无明显影响, 当共掺离子Tb³⁺浓度为x = 0.01时, 样品发射强度比未共掺的Sr_1.96Si₅N₈:0.04Eu²⁺提高了约20%, Tb³⁺主要通过电多极能量传递的方式转向Eu²⁺。     

镨掺杂钛酸钙/云母钛荧光效果珠光颜料的制备及其性能研究

采用液相沉积法在云母基材表面双层包覆二氧化钛和镨掺杂氢氧化钙, 经高温煅烧在两层之间生成镨掺杂钛酸钙(CaTiO₃:Pr³⁺)荧光层。通过荧光分光光度计、全自动色差计、X射线粉末衍射仪和冷场扫描电子显微镜测试样品的性能。结果表明, 当氧化钙理论包覆率为5.3%、镨浓度相对硝酸钙为0.2mol%、煅烧温度为900℃时, 样品表面均匀、致密, 具有较好的珠光性能和荧光强度, 样品的激发光谱由264、304和380 nm三个激发峰组成, 最大发射波长主峰位于613 nm, 呈红光发射, 对应于Pr³⁺的¹D₂→³H₄跃迁。     

绿色长余辉发光材料MgGa2O4:Mn2+的制备及性能研究

采用高温固相法合成了MgGa₂O₄:xMn²⁺(x=0.5%,1%,3%,5%)系列绿色长余辉发光材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、发光光谱、余辉光谱、热释光谱等表征手段对其长余辉发光性能进行了研究。样品的发射光谱的结果表明,Mn²⁺在509 nm处的特征发射峰,对应Mn²⁺离子的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S)电子跃迁,随着Mn²⁺掺杂浓度的增加,其发光强度先增强后减弱,掺杂浓度为3%时样品具有最好的发光性能;掺杂浓度为1%时其余辉强度最强,余辉时间可以持续1h以上;热释光谱在342 K附近出现一个宽峰,这表明样品存在大量的陷阱,这有利于捕获被激发的电子,形成长余辉发光。     

Eu3+掺杂Y2O3单分散红色荧光球形颗粒的尺寸可控合成与荧光性能

结合籽晶法和添加矿化剂硝酸铵, 通过均相沉淀合成和后续煅烧实现了(Y, Eu)₂O₃单分散球形颗粒(直径范围110~550 nm)的可控合成。通过XRD、FE-SEM、TEM和PLE/PL分析等手段对产物进行了系统表征。发现采用籽晶法和添加矿化剂硝酸铵可以促进球形颗粒长大。碱式碳酸盐前驱体经600℃煅烧分解为立方晶(Y, Eu)₂O₃, 且经1000℃煅烧后(Y, Eu)₂O₃依然继承球形形貌特征。所得多晶(Y, Eu)₂O₃球形荧光颗粒在242 nm激发下于615 nm处呈现最强红色荧光发射(Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁)。荧光粉的荧光性能呈现明显的尺寸依存性。增大球形颗粒尺寸减小了荧光寿命(1.15~1.57 ms)和荧光不对称因子[I(⁵D₀→⁷F₂)/I(⁵D₀→⁷F₁)], 但增强了荧光发射强度。     

The luminescent quantum efficiency of Cr ions in Cs2NaAlF6 single crystals

The luminescent quantum efficiency of Cr³⁺ ions in single fluoride crystal Cs₂NaAlF₆ was determined by using the simultaneous multiple-wavelength photoacoustic and luminescent experiments method, based on the generation of photoacoustic and luminescence signals after pulsed laser excitation. The luminescent quantum yield for the most important transition between the ⁴T₂→⁴A₂ vibronic levels was found to be 68±3%. This value agrees with that obtained from the ratio of the lifetimes of the corresponding transition at different temperatures.     

Enhancement of red emission assigned to inversion defects in ZnAl2O4:Cr3+ hollow spheres

ZnAl₂O₄:Cr³⁺ hollow spheres composed of secondary nanoparticles with single spinel phase were fabricated using carbon templets. Monitoring the emission of 687 nm, two wide excitation bands attributed to the electrons of Cr³⁺ transiting from ⁴A_2g (⁴F) → ⁴T_1g (⁴F) and ⁴A_2g (⁴F) → ⁴T_2g (⁴F) were observed. The broad excitation band at about 397 nm was asymmetric and consisted of two peaks, indicating that there was a trigonal distortion existing in the lattices. The intensity of all emitting peaks revealed sharp increasing trend with the sintering temperature increase, and the intensity of emission at 698 nm assigned to inversion defects was more intense than that of emission at 687 nm assigned to octahedral Cr³⁺ ions in the undistorted spinel lattice. The samples with higher synthesized temperature revealed longer decay time, and the relative weightage of shorter decay time component decreased with the increase of sintering temperature, indicating that the surface defects decreased.     

A photoluminescence study of vanadium-related defects in n-type, semi-insulating and p-type Cd(Zn)Te

A photoluminescence (PL) study of vanadium-related defects in semi-insulating and co-doped p-type and n-type CdTe:V crystals gives evidence of the presence of the V²⁺–Zn complex. In addition to the ³T₂(F)→³A₂(F) emission of V³⁺ near 0.5 eV and the ⁴T₂(F)→⁴T₁(F) transition of V²⁺ near 0.45 eV, two further luminescence bands are detected at higher energies. The first emission band (I), peaking around 0.8 eV, is correlated to the V²⁺–Zn complex and the second one (II), peaking around 0.6 eV, is attributed to the acceptor level introduced by the cadmium vacancies. Varying the zinc concentration in CdTe, we analyse the behaviour of the vanadium impurity charge state. We show that the V²⁺ internal transition decreases with zinc alloying due to the formation of the V²⁺–Zn complex. The emission bands related to isolated V_Cd are present with high intensity only in the p-type crystals, in which all the vanadium content is in the V³⁺ oxidation state, whereas, in the semi-insulating and n-type crystals, the PL spectrum is dominated by Emission I related to the V²⁺–Zn complex. The presence of this complex in the semi-insulating crystals used in photorefractive (PR) applications and the dominance of this complex over the optical properties of Cd(Zn)Te:V imply the contribution of this complex to the PR processes.     

Ni2+掺杂尖晶石相透明微晶玻璃制备及光学性能

实验制备了Ni²⁺掺杂的ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(ZMAS)体系的透明微晶玻璃, 研究了微晶玻璃的超宽带发光现象。热分析结果表明样品的玻璃化转变温度(T_g)和析晶峰温度(T_c)分别为754℃和948℃。采用X射线粉末衍射分析了两种热处理制度对玻璃的晶体形核、晶体生长及物相变化的影响, 结果表明: 采用阶梯温度热处理制度可以得到Ni²⁺掺杂的尖晶石相透明微晶玻璃。紫外-可见吸收光谱和荧光光谱测试表明制备的Ni²⁺掺杂ZMAS微晶玻璃中Ni²⁺以四配位和六配位共同存在于尖晶石相中, 红外荧光中心位于1324 nm的样品荧光半高宽达490 nm。样品的超宽带荧光主要是由于微晶玻璃中六配位Ni²⁺在ZnAl₂O₄和MgAl₂O₄形成的尖晶石相固溶体晶体场中的³T_2g(³F)→³A_2g(³F) 能级跃迁。实验结果表明, 制备的微晶玻璃在超宽带光纤放大器等光子器件中具有潜在的应用前景。     

柔性Eu3+掺杂SiO2纳米纤维薄膜的制备及其发光性能

采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了柔性Eu³⁺掺杂SiO₂纤维薄膜, 采用SEM、XRD、FT-IR、TG和PL等测试方法对材料进行表征。Eu³⁺掺杂SiO₂纤维薄膜在热处理后纤维直径变小, 纤维表面平滑无粘连。通过控制升温速度, 纤维薄膜经热处理后仍具有较高的力学强度, 750℃热处理后其拉伸强度可达4.31 MPa, 经过多次弯曲仍能保持原样。在392.6 nm光源激发下, Eu³⁺掺杂SiO₂纤维薄膜在570~670 nm附近呈现出来自于⁵D₀→⁷F_J的发射峰。当Eu³⁺掺杂浓度为8mol%时, 经过750℃热处理后Eu³⁺掺杂SiO₂纤维薄膜的发光强度达到最大值。