基于能量传递可调色度ZnNb2O6:Dy3+, Eu3+荧光粉的制备及其发光性能研究

采用传统的高温固相法合成了Dy³⁺/Eu³⁺单掺杂和Dy³⁺,Eu³⁺共掺的具有可调色度ZnNb₂O₆荧光粉。利用X射线衍射、激发和发射光谱、荧光寿命以及扫描电镜（SEM）等系统地分析了上述合成样品。ZnNb₂O₆在200~500 nm有着较宽的吸收带,呈现出具有自激活发光的特性。ZnNb₂O₆：0.08Dy³⁺和ZnNb₂O₆：0.08Dy³⁺,0.03Eu³⁺荧光粉的色度坐标接近标准白光（0.33,0.33）。通过Dy³⁺作为敏化剂,Eu³⁺作为红光发光来调节样品的发光颜色;通过荧光光谱以及荧光寿命衰减曲线确定Dy³⁺至Eu³⁺离子的能量传递机制。分析得出Dy³⁺离子到Eu³⁺离子的能量传递机制遵循非辐射电偶极矩-电四极矩作用。据此,本文制备的ZnNb₂O₆：0.08Dy³⁺,yEu³⁺荧光粉在紫外汞灯白光源和其他固态照明技术中具有一定的应用价值。     

Eu3+和Dy3+共掺单基质Ba2CaWO6白色荧光粉的合成与发光性质

通过高温固相法合成了Eu³⁺和Dy³⁺共掺杂的单一相Ba₂CaWO₆的荧光粉.通过XRD和扫描电镜分析了Ba₂CaWO₆荧光粉的晶相和形貌结构.Ba₂CaWO_6：Eu³⁺荧光粉因为⁵D₀-⁷F₁/⁷F₂的能量跃迁发射很强的红光,而Ba₂CaWO_6：Dy³⁺荧光粉因为⁴F_9/2-⁶H_15/2和⁴F_9/2-⁶H_13/2的能量跃迁分别发蓝光和黄光.Eu³⁺/Dy³⁺共掺杂的Ba₂CaWO₆荧光粉发射暖白光.Dy³⁺到Eu³⁺的能量传递通过发光光谱强度来研究.通过调控Dy³⁺和Eu³⁺的掺杂比例可以对Ba₂CaWO_6：Dy³⁺,Eu³⁺样品的色坐标进行有效地调节,测试的色坐标表明Ba₂CaWO_6：Eu³⁺/Dy³⁺很适合紫外激发的白光LED荧光粉.     

可调色荧光粉LaSrZnNbO6:Bi3+,Sm3+的发光性质及Bi3+和Sm3+离子间的能量传递机理

采用高温固相法合成了系列LaSrZnNbO₆:Bi³⁺,Sm³⁺荧光粉,并对其发光性质以及Bi³⁺、Sm³⁺离子间的能量传递机理进行了研究.结果显示,当以Bi³⁺的¹S₀→ ³P₁激发位置(338 nm)激发Bi³⁺和Sm³⁺共掺杂LaSrZnNbO₆荧光粉时,在LaSrZnNbO₆荧光粉的发射光谱中同时出现了Bi³⁺和Sm³⁺的发射峰,表明在LaSrZnNbO₆基质中存在Bi³⁺→ Sm³⁺的能量传递.经计算, Bi³⁺离子和Sm³⁺离子间的能量传递效率可达到86.9%.通过改变Bi³⁺离子和Sm³⁺离子的掺杂浓度可以使LaSrZnNbO₆荧光粉的CIE色坐标由蓝光区域移动至粉白光区域,表明通过调节掺杂浓度可制备出颜色可调谐的荧光粉.     

Ce3+/Tb3+双掺杂SrAl2Si2O8荧光粉的发光性能及其在测温领域的应用

采用高温固相法在弱还原气氛下制备了系列荧光粉材料Sr_{1-3（x+y）/2}Al₂Si₂O₈:xCe³⁺,yTb³⁺,并通过X射线衍射（XRD）、荧光光谱和荧光强度比（FIR）测温法分析了荧光粉样品的晶体结构、发光性能及其温度传感特性。XRD分析结果表明掺杂离子Ce³⁺和Tb³⁺均占据Sr²⁺格位,并且掺杂少量的稀土离子不会改变基质的晶体结构。荧光光谱分析结果表明在近紫外光激发下,该双掺杂荧光粉的发射光谱显示出Ce³⁺和Tb³⁺离子的特征发射峰,最佳掺杂浓度的荧光粉化学式为Sr_0.865Al₂Si₂O₈:0.05Ce³⁺,0.04Tb³⁺。此外,在不同波长的监测下,测得的激发光谱形状十分相似,表明在该荧光粉中存在着Ce³⁺→Tb³⁺能量传递过程。FIR测温法计算结果表明该荧光粉的相对灵敏度随温度的升高而升高,在520 K时有最大值为0.022 4 K^-1。研究结果表明该荧光粉具备的优异光学性能和温度传感性能使其成为一种具有应用前景的测温材料。     

铕掺杂NASICON结构红色荧光粉制备和发光性能

采用高温固相法在空气气氛中制备了具有NASICON结构的Eu³⁺掺杂Na₃Zr₂Si₂PO₁₂：Eu³⁺红色荧光粉。利用X射线衍射、漫反射光谱、荧光光谱、荧光寿命衰减曲线以及量子效率系统研究了该样品的晶体结构及荧光性能。结果表明,样品XRD图中不含明显的杂峰,表明在实验浓度范围内Eu³⁺的掺杂没有改变基质的晶体结构,样品为单相。合成过程中,需要对样品多次压片烧结,才能获得较好的单相。在近紫外光激发下,样品能发出618 nm红光,荧光强度最大对应的Eu³⁺的掺杂摩尔分数是24%。根据Rexter理论分析,浓度猝灭源于Eu³⁺离子之间的电四极-电四极相互作用。样品在室温下的最高内量子效率和外量子效率分别是61%和15%,荧光衰减的寿命范围在2.08~2.84 ms。样品Na_2.76Zr₂Si₂PO₁₂：0.24 Eu³⁺在150℃时内量子效率约为50%,表明样品具有良好的热稳定性。将样品Na_2.76Zr₂Si₂PO₁₂：0.24 Eu³⁺与394 nm波长的紫外芯片封装成LED灯,显色指数达到75.6.Eu³⁺掺杂Na₃Zr₂Si₂PO₁₂有望作为一种新型红色荧光粉用于近紫外激发白光LED。     

红色荧光粉Ca3La3（BO3）5:Eu3+的制备及光学性能

由于红色荧光粉具有提高白光发光二极管（LED）显色指数以及降低色温等优点,因此开发性能优异的白光LED用红色荧光粉一直是白光LED领域研究的重要课题。通过传统的高温固相法制备了系列Ca₃La₃（BO₃）_5:3xEu³⁺红色荧光粉,并通过X射线衍射仪、荧光分光光度计和色坐标分析了荧光粉样品的晶体结构及光学性能。实验结果表明掺杂的Eu³⁺进入了Ca₃La₃（BO₃）₅（CLBO）主晶格,并且掺杂少量的Eu³⁺的CLBO主晶格无杂相生成,得到的Ca₃La₃（BO₃）_5:3xEu³⁺荧光粉的结构与CLBO主晶格一致。该荧光粉被紫外光激发后能发射红光。通过对Ca₃La₃（BO₃）_5:3xEu³⁺荧光粉的光致发光光谱进行计算发现在不同波长光的激发下,色坐标都非常接近美国国家电视系统委员会红光标准。Ca₃La₃（BO₃）_5:3xEu³⁺荧光粉是一种性能优异的白光LED用红色荧光粉。     

Ca1-3x/2Al2Si2O8:xEu3+荧光粉的发光和光温传感特性

为了探究稀土离子掺杂铝硅酸盐的光温特性,本文采用燃烧合成法制备了系列荧光粉材料Ca_1-3x/2Al₂Si₂O₈:xEu³⁺。X射线衍射结果表明掺杂Eu³⁺离子不会改变基质CaAl₂Si₂O₈的晶体结构。荧光光谱结果表明该荧光粉在近紫外光区域具有较强吸收,当被波长为393 nm的近紫外光激发后,其最大特征发射峰为611 nm,且Eu³⁺离子的最佳掺杂浓度为0.05。利用上升时间测温法研究了CaAl₂Si₂O₈:Eu³⁺荧光粉的光温传感特性,结果表明:随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,上升时间单调递减,但当掺杂掺杂超过0.100时就会发生淬灭。Ca_0.985Al₂Si₂O₈:0.01Eu³⁺的相对灵敏度随温度的升高先增大后减小,并在520 K时达到最大值（0.024 K^-1）。上述研究表明该荧光粉具备优异的温度传感性能,在测温领域具有广泛的应用前景。     

BaMgSiO4:Eu荧光粉的制备及光学性能

为研究鳞石英衍生物BaMgSiO₄:Eu（BMSO:Eu）荧光粉的光学性能,采用传统高温固相法在不同合成气氛下制备了BMSO:Eu和BMSO:Eu²⁺荧光粉样品。利用X射线衍射仪（XRD）、荧光分光光度计和电子自旋共振（ESR）光谱仪分别对BMSO:Eu和BMSO:Eu²⁺荧光粉的晶体结构、发光性能和缺陷类型进行了表征。XRD结果表明,晶格内存在3种等量的Ba²⁺位点,Eu²⁺/₃₊取代Ba²⁺位点且形成单相。荧光光谱表明,在还原气氛下制备的BMSO:Eu²⁺的激发光谱位于250~380 nm之间,发射光谱位于360~650 nm之间。由于存在自还原现象,在空气气氛下制备的BMSO:Eu的激发和发射光谱同时包括Eu³⁺和Eu²⁺光谱。由于氧空位的浓度不同,BMSO:Eu²⁺的余辉时间是BMSO:Eu的24倍。ESR实验表明BMSO:Eu²⁺中的氧空位多于BMSO:Eu。绿色长余辉发光表明该类荧光粉在白光LED器件上具有潜在的应用。     

Tb3+掺杂ZnO-B2O3-SiO2玻璃长余辉发光机理

采用高温熔融法制备了Tb³⁺掺杂ZnO-B₂O₃-SiO₂玻璃，通过荧光光谱、余辉衰减曲线、热释发光光谱以及紫外-可见吸收光谱等方法的测试分析，系统地研究了该玻璃体系的长余辉发光机理，并建立了其长余辉发光的半程隧穿模型.Tb³⁺掺杂ZnO-B₂O₃-SiO₂玻璃的长余辉发光只跟能级较浅的电子陷阱有关，不同能级深度的陷阱对应着余辉衰减的不同过程；Tb³⁺离子是被紫外光直接激发发生光氧化失去电子的，然后电子经由导带被能级深度不同的电子陷阱捕获；电子从陷阱中热致逃逸出来后，通过5d能带隧穿到与陷阱最邻近的激活离子上而复合发光.     

Li6(La2Ca)Nb2O12基质中掺杂Dy3+离子的发光性质研究

采用高温固相法制备了Li₆(La₂Ca)Nb₂O₁₂:Dy³⁺荧光粉样品,通过X射线衍射分析了样品的晶体结构,并利用光谱技术研究了样品的光致荧光光谱.光谱分析结果表明,Li₆(La₂Ca)Nb₂O₁₂:Dy³⁺的激发光谱由两部分组成:一是位于200～290 nm的一个宽带,峰值位于269 nm,属于Nb—O、Dy—O的电荷迁移带的叠加; 二是位于310～500 nm之间的系列尖锐的吸收峰,这些激发峰属于Dy³⁺的f →f跃迁.样品可被近紫外或蓝光LED有效激发.在269 nm激发下,样品在580 nm处有很强的黄光发射,色坐标为(0.470 3,0.492 7).随着Dy³⁺掺杂浓度的增加,样品的发光强度增强,当Dy³⁺浓度为10 mol%时出现浓度猝灭.     

Ce3+共掺杂BaZn1.06Al9.94O17: Tb3+荧光粉的发光性质及其能量传递机

采用高温固相法合成了BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺,Ce³⁺荧光粉,并对其发光性能和能量传递机理进行了研究.研究结果表明:由于Tb³⁺离子的4f⁸ → 4f⁷5d¹跃迁,使得BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺的激发带中心位于230 nm处.共掺杂Ce³⁺离子后,BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺的激发光谱出现了明显的红移,在240～320 nm范围内的宽带激发归因于Ce³⁺离子的4f → 5d跃迁.由于Ce³⁺与Tb³⁺离子发生了能量传递,使得BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺,Ce³⁺中Tb³⁺离子的⁵D₄ → ⁷F_J(J=6、5、4和3)发射峰的发光强度比未掺杂Ce³⁺离子时提高了约15倍.因此,制备的BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺,Ce³⁺荧光粉可望在照明、显示器件等应用中具有良好的应用价值.