一种白光LED用绿色荧光粉Ba3Si6O12N2:Eu2+的制备及研究

采用传统高温固相反应法,合成了Ba3－xSi 6O₁₂N₂:xEu²⁺系列荧光粉。X射线衍射(XRD)图谱 分析表明,所有的样品均生成了 Ba₃Si₆O₁₂N₂纯相。激发光谱表明,样品在紫外到蓝光(250～470nm)范围内都可以被有效激发,当激发波长为358nm 时,发射 光谱是Eu²⁺典型的宽带发射,发射峰在495nm附近,属于^4f₇→^4f₆^5d₁能级之间的跃迁,半峰宽覆盖青绿光范围(480～557nm)。 研究了Eu²⁺掺杂浓度对发光性能的影响。结果表明,随着Eu²⁺掺杂量的逐渐增 加 ,发光强度逐渐增大,当x=0.15时,发射 强度达到最大,所对应的发射光谱波峰的波长最小(492nm);当Eu ²⁺的掺杂量继续增加时,发光强度开始减弱,这是由于Eu²⁺间距逐渐减小,非 辐射跃迁几率增加而发生浓度猝灭现象;不同浓度的样品的发光强度 与波长呈相反变化趋势,这与斯托 克斯(Stokes)定律是相符合的。研究结果表明,所合成的Ba₃Si₆O₁₂N 2:Eu²⁺新型绿色荧光粉适合在白光LED中应用。     

CaSi2O2N2:Ce3+/Eu2+荧光粉的发光性能研究

采用高温固相反应法制备了CaSi₂O₂N₂:C e³⁺/Eu ²⁺荧光粉,研究了分别掺杂Ce³⁺、Eu²⁺及Ce³⁺/Eu²⁺共掺 杂时荧光粉 的发光特性。CaSi₂O₂N₂:Ce³⁺在333 nm激发下得到宽波段的发射谱,发射峰 位于395nm,随着Ce³⁺浓度的增大,发 射波长出现明显的红移,猝灭浓度为1mol%。CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺在397nm激发下得到峰值位于540nm处的宽波段发射谱, 猝灭浓度为1mol%。对于Ca0.99－2xSi₂O₂N₂:xCe ³⁺,xLi⁺,0.01Eu²⁺荧光粉,在333nm激发下,位于395nm处的发射峰十分微 弱,在540nm处有宽带发射,随着Ce³⁺浓度增大,位于540nm处的Eu²⁺的特征 发射显著增强。对于Ca0.98－ySi₂O₂N₂: 0.01Ce³⁺,0.01Li⁺,yEu²⁺荧光粉,在激发光波长 为333nm,Eu²⁺浓度较低时,可以观察到两个发射带,峰值分 别位于395nm及540nm,随着Eu²⁺浓度增加,位于395nm的 发射强度一直减小,而540nm处的发射强度先增加后减小,猝灭浓 度为0.4mol%。证实了Ce³⁺,Eu²⁺之间发生了有效的能 量传递。计算出Ce 3+、Eu²⁺之间能量传递的效率ηT,在Eu²⁺浓 度为 1mol%时ηT趋于饱和,达到97.7%。通过计算,得到Ce3+ 与Eu²⁺之间的能量传递方式为电偶极-电偶极相互作用。     

K2MgSiO4:Eu3+红色荧光粉的制备与发光性能

采用高温固相反应合成了适合近紫外光-蓝光激 发的K₂MgSiO₄:Eu³⁺红色荧光粉,并对其发光特性进行了研究。X射线衍 射(XRD)测试结果表明,合成样品为纯相晶体。样品激发光谱由O2-→Eu³⁺电 荷迁 移带波长为(200～350nm)和Eu³⁺的特征激发峰(波长为350～500nm) 组成,主峰位于396nm波长处,次级峰位于466nm波长处。在396nm和466nm波长分别激发 下,样品发射峰均由Eu³⁺的⁵D₀→⁷FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,其中619nm波长处发射强度最大。 随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,荧光粉的发光强度增大。在实验测定的浓度范 围内,未出现浓度猝灭现象。样品的色坐标位于红光区,且非常接近NTSC标准。样品发光强 度随温度增加出现温度猝灭现象,发 射峰位置并未出现明显红移。样品中,Eu³⁺在⁵D₀能 级上的荧光寿命约为0.535ms。     

W6+对钼酸锶钙红色荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法,制备了一系列以Ca0.7Sr 0.3Mo O₄作为复合材料基质,以Eu³⁺为激活剂的混合钨钼酸盐红色荧光粉Ca0.7Sr 0.3Mo1－xWxO₄:Eu ³⁺,并通过测试荧光粉的激发光 谱,发射光谱和XRD对荧光粉的物相结构和发光性能进行了研究。实验结果表明, 掺杂W⁶⁺的Ca0.7Sr0.3Mo1－xWxO₄:Eu³⁺红色荧光粉的亮度得到提高,且其最佳掺杂浓度为 20%。 当W⁶⁺的掺杂浓度为20%时,Ca0.7Sr0.18Mo0.8W0.2O₄:0.08Eu³⁺样品的衍射峰与CaMoO₄(29-0351)标准卡片的衍射峰基本吻合。适当的加入电荷补偿剂Li ₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃可以提高Ca0.7Sr0.18Mo0.8W0.2O₄:0.08Eu³⁺荧光粉亮度,最终结果表明当Li⁺的掺杂浓度为2% 时荧光粉的发光效果最好。色坐标分析结果表明:所制备的荧光粉的色坐标达到了国家标准 , 比商用的Y₂O₃:Eu³⁺红色荧光材料更接近于标准红色色坐标,具备成为商业化红 色荧光粉的潜力。     

Eu3+-Bi3+共掺杂Ca0.7Sr0.3MoO4荧光粉发光性能的研究

采用高温固相法制备了Ca0.7Sr0.18M oO₄:0.08 Eu³⁺、Ca0.7Sr0.27MoO₄:0.02Bi³⁺和Ca0.7Sr0.18－1.5xMoO₄:0.08Eu³⁺,xBi³⁺红色 荧光粉,考察Bi³⁺浓度对荧光粉发光性能的影响以及Bi³⁺与Eu³⁺间的能 量传递。通过X射线衍射(XRD)以及荧光的激发、发射光谱 对荧光粉样品进行表征。结果表明,制备的Ca0.7Sr0.15MoO₄:0.08Eu3+ ,0.02Bi³⁺红色荧光粉属于白钨矿结构。在 Ca0.7Sr0.15MoO₄:0.08Eu³⁺,0.02Bi³⁺红色荧光粉中,由于Bi ³⁺的掺杂将吸收的能量传递给激活离子Eu³⁺,其发光强度得到 增强。当Bi³⁺掺杂量x=0.02时,在312 nm激发下,主发 射峰 在616 nm处的相对发光强度最大,属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁, 但掺杂浓度过高时会出现浓度猝灭现象,发光强度减弱。     

Eu2+掺杂Sr5(PO4)2SiO4磷灰石荧光粉的发光性能研究

采用高温固相法制备了Sr5－x (PO₄)₂SiO₄:xEu²⁺(x =0.010,0.015,0.020,0.025,0.050, 0.100)荧光粉,研究掺杂 浓度和测试温度对荧光粉发光性能的影响。随着Eu²⁺掺杂浓度的增加,发射强度呈现 先增大后减小的变化 趋势,并在x=0.015时达到最大值。Eu 2+掺杂浓度较低时(x≤0.025),Eu²⁺取代不同格位的 Sr²⁺,使得发射 光谱具有双发射峰;当x＞0.025时,由于 存在Eu 1到Eu 2的能量传递使发射光谱中Eu 1的峰位消失,只存 在Eu 2的峰位。发射光谱随Eu²⁺浓度增大出现了红移现象,这是由于半径较小的Eu 2+(0.109nm)取代较 大的Sr²⁺(0.113nm)使得晶胞收缩,晶场强度增大,从而导 致Eu²⁺的5d能级劈裂程度增大,电子跃迁释 放能量降低。此外,测试温度增加时,发射光谱出现与Varshini方程不相符的蓝移现象,这 是晶格结构稳定性和声子辅助隧穿效应共同作用使较小波长的Eu 1的发射居于主导地位的结 果。     

还原气氛对Sr1.94－xBaxMgSi2O7:Eu2+0.01，Dy3+0.05长余辉材料发光性能的影响

用高温固相反应法,分别在H₂和CO还原气氛 中制备了Sr1.94－xBaxMgSi ₂O₇:Eu²⁺0.01,Dy³⁺0.05长 余辉材料;研究了不同还原气氛对该系列荧光粉发光及余辉性能的影响。研究结果表明,随 着Ba²⁺浓度的增 加,荧光粉的晶体结构发生了改变,从而导致发射光谱和余辉光谱的峰位也发生了变化;CO 还原气氛下所制备荧光 粉的纯度要高于H₂还原气氛下制备的样品,CO还原气氛下所制备荧光粉的余辉的初始亮 度和衰减都明显优于H₂还原条件下所制备的样品,说明CO还原条件下更容易形成具有合 适浓度和深度陷阱的纯相荧光粉,有助于提高样品的余辉性能。     

Zn2＋,Ba2＋,Mg2＋对CaMoO4:Eu红色荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法,制备了系列Eu³⁺激活的掺 杂Zn²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺离子的钼酸盐 红色荧光粉,并通过测试荧光粉的发射光谱、激发光谱和X射线衍射(XRD)谱等,对荧光粉 的物相结构 、发光性能进行了分析。 实验结果表明:荧光粉可以被近紫外(395nm)和蓝光(465nm) 有效激发,发射峰值位于616nm(Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁)波长的红光,395nm和465nm的激发 波长与 目前广泛使用的近紫外和蓝光LED芯片相匹配,适用于LED的制造;掺杂Zn²⁺、Mg 2+和Ba²⁺的 Ca0.88－xRxMoO₄:0.08Eu ³⁺红色荧光粉的发光强度均得到提高,且最佳掺杂浓度分别为15%和5%。在最佳浓度下,3种荧光粉的 发光强度大小为Ca0.73Zn0.15Mo O₄:0.08Eu³⁺ > Ca0.78Mg0.10MoO₄:0.08Eu³⁺> Ca0.83Ba 0.05MoO₄:0.08Eu³⁺。色坐标分析结果表明 :所制备的 荧光粉的色坐标达到了国家标准,比商用的Y₂O₃:Eu³⁺红色荧光材料更接近于标 准红色色坐标。     

用于白光LED的红色荧光粉SrAl2Si2O8:Eu3+,Li+的制备和发光性能研究

采用高温固相法制备了Sr1－x Al₂Si₂O₈:Eu³⁺ x,Li⁺0.03系列红色荧光粉,研究了试样的晶体 结构和发光性质。合成的试样均为纯相的SrAl₂Si₂O₈晶体,单斜晶系,空间群为 C2/m(12); Eu³⁺和Li⁺进入基质晶体中,使得SrAl₂Si₂O₈晶胞参数a、b和c 略微减小,只引起了晶体结构轻 微的畸变。试样的激发光谱由位于220~580nm波长的一个宽激发带 和一组锐线峰构成,其中 395nm波长处Eu³⁺的⁷F₀→⁵L₆激发峰的强度最强。发射光谱位于550~750nm波长范围内呈现多 条锐 线发射,其中595nm和615nm波长处发射峰最 强,分别归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁和⁵D ₀→⁷F₂电偶极跃迁。研究了Eu³⁺浓度对荧光粉发光性能的影响, 结果表明,随着Eu³⁺浓度的增 加,发光强度先增加后减小,最佳掺杂量为0.03,而对试样的色坐标 几乎没有影响;该系列荧光粉浓度淬灭机理为电偶极–电偶极(d-d)相互作用。     

荧光粉Sr2SiO4:Eu2+中不同格位发光研究

采用高温固相反应法制备了Sr₂SiO₄:xEu²⁺荧光粉,研究Eu²⁺所占据的 Sr₂SiO₄中Sr1和Sr2两个不同格位及掺杂浓度和激发波长对格位发光的影响。荧 光粉发射光谱为一双峰的宽发射光谱,可拟合为峰值位置位于480nm 和530nm的两条高斯曲线,分别对应Eu²⁺所占据的Sr1和Sr2两 个不同格位的发射。随着 Eu²⁺掺杂浓度增加,Sr1和Sr2格位的发光强度均出现浓度猝灭现象,Sr2格位的 长波长发射峰出现明显红移现象,而Sr1格位的短波长发射峰发生红移-蓝移-红 移现象,这与Sr1和Sr2格位的优先占据以及格位间能量传递有关。随着激发波 长的增加,Sr2格位的长波长发射的发光强度与Sr1格位的短波长发射的发光强 度比值增加,占据不同格位的Eu²⁺对不同激发波长表现出明显的选择激发效应。     

黄色荧光粉CaBi_2Ta_2O_9:Dy~(3+)的制备及发光性能

采用高温固相反应法制备了Dy3+掺杂铋层结构铁电氧化物CaBi2Ta2O9(CBTO)荧光粉。分别对样品进行了X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)测试和荧光光谱(PL)的测定。研究表明:荧光粉CBTO:Dy3+的最强激发峰为450 nm,与商用蓝光LED的发射光波长相匹配,发射带峰值位于574 nm,对应于Dy3+的电偶极跃迁4F9/2→6H13/2。分析了Dy3+摩尔分数对样品发光强度的影响,其最佳摩尔分数为7%,根据Dexter理论分析其浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。分别研究了电荷补偿剂Li+、Na+和K+对CBTO:Dy3+发射光谱的影响,结果显示不同的电荷补偿剂均能不同程度地提高样品的发光强度。     

Yb~（3＋）掺杂固体中的浓度猝灭机制

从理论上分析了在Ｙｂ３＋掺杂的各种固体中存在着浓度猝灭效应的现象,指出“合作上转换”是这种现象的起因,并与实验进行了比较．     

Ho3+/Yb3+共掺的SiO2-Al2O3-BaO-BaF2微晶玻璃上转换发光研究

制备了Ho3+/Yb3+共掺的氧氟硅酸盐玻璃, 根据玻璃样品的差热分析进行微晶化处理, 测试了Ho3+/Yb3+共掺微晶玻璃的X射线衍射(XRD)图谱、吸收光谱和上转换发光光谱。结果发现, 在980 nm LD激发下, Ho3+/Yb3+共掺的含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃可以同时观察到绿光(544 nm)和红光(656, 748 nm)上转换发光, 分别对应于Ho3+ 离子的5F4/5S2→5I8, 5F5→5I8和5F4/5S2→5I7能级跃迁, 与未热处理的玻璃样品相比, 微晶玻璃样品的绿光发光强度增强约347倍。研究结果表明含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃是一种潜在的上转换基质材料。     

Ga2O3(Gd2O3)/InGaAsenhancement-mode n-channel MOSFETs

We have demonstrated the first Ga₂O₃(Gd₂O₃) insulated gate n-channel enhancement-mode In_0.53Ga_0.47As MOSFET's on InP semi-insulating substrate. Ga₂O₃(Gd₂ O₃) was electron beam deposited from a high purity single crystal Ga₅Gd₃O₁₂ source. The source and drain regions of the device were selectively implanted with Si to produce low resistance ohmic contacts. A 0.75-μm gate length device exhibits an extrinsic transconductance of 190 mS/mm, which is an order of magnitude improvement over previously reported enhancement-mode InGaAs MISFETs. The current gain cutoff frequency, f_t, and the maximum frequency of oscillation, f_max, of 7 and 10 GHz were obtained, respectively, for a 0.75×100 μm² gate dimension device at a gate voltage of 3 V and drain voltage of 2 V     

Faraday rotation effects of Mn2+-modifiedTb2O3-B2O3 glass in pulsedmagnetic field

We present the dynamical Faraday rotation of a terbium metaborate glass (25Tb₂O₃-75B₂O₃) modified with Mn²⁺ ions using pulsed magnetic fields, which reached up to ~16 T. The superexchange couplings of Tb³⁺-O ^2--Tb³⁺ or Tb³⁺-O^2--Mn²⁺ were magnetooptically observed at lower temperature. In particular, the enhancement of the Faraday rotation effect was obtained at 15 K with repetitional operation of the 16-T pulsed magnetic fields, resulting in the destruction of the dimer couplings. When the operated glasses were heated back to 300 K, only the Tb₂O₃-B₂O₃:Mn²⁺ exhibited a significant change in the Faraday rotation     

Concentration-dependent luminescence properties in Er3+-doped TeO2-ZnO-La2O3 glasses

Erbium-doped tellurite-based glasses(Er3+:TeO2-ZnO-La2O3) are prepared by the conventional melt-quenching technique,and concentration-dependent luminescence properties of Er3+ are investigated.A significant spectral broadening of the 1.53 μm fluorescence corresponding to 4I13/2 →4I15/2 transition is observed,and the fluorescence decaying becomes a nearly exponential way with the increasing Er3+concentration.Radiation trapping is evoked to explain the broadening of 4I13/2 → 4I15/2 emission line of Er3+ ions.The optimum doping content of Er2O3 for 1.53 μm fluorescence emission is about 1.5 mol%.     

Layered Al2O3-TiO2 compositedielectric resonators

Aluminium oxide displays a very low tanδ at microwave frequencies. It also possesses a remarkably high thermal conductivity, ideal for heat dissipation in high power satellite filters. However, its temperature coefficient of the resonant frequency (τ_f) is approximately 60 ppm/K. It is shown that the application of a film of titanium oxide which has a T_f of opposite sign (45O ppm/K) produces a composite in which the τ_f can be tuned to be zero over a wide temperature range. The tanδ of the composite at zero T_f is 3.3×10⁵ (Q=30000) at room temperature and at 10 GHz