Eu掺杂KNN陶瓷的制备及可调性发光研究（英文）

稀土离子掺杂铁电陶瓷是一类新型光致变色材料,在光开关、光信息存储等领域具有潜在应用价值。本研究采用水热法制备了(K_0.5Na_0.5)_1-xEuxNbO₃(KNN:xEu)前驱体粉体,随后利用高温烧结得到对应陶瓷样品。在465 nm激发下,观察到615 nm处有强的红色发光,对应于Eu3+的5D0→7F2跃迁。通过紫外光照射,KNN:Eu陶瓷从乳白色变为深灰色。随后经过200℃加热10min,着色陶瓷又变回到初始颜色,显示出良好的光致变色行为。紫外照射和反复加热循环可以有效调控该陶瓷的发光强度。且经过多次循环之后,发光强度没有明显衰减。在紫外光照射下,KNN:0.06Eu陶瓷发光强度的可调比(ΔRt)高达83.9%,说明发光具有良好的可调性。进而结合发光中心和色心之间的能量转移,对KNN:Eu陶瓷的光致变色和发光机理进行了解释。     

Ca2SnO4:Eu3+陶瓷的光致变色及光强调控特性研究

开发光辐射响应好、稳定性强的光致变色材料是无机光致变色材料研究的一大目标。研究采用高温固相反应法制备了稀土离子Eu³⁺掺杂的光致变色陶瓷Ca_2.02-xSnO₄:xEu³⁺。对陶瓷的光致变色行为展开研究,发现在290 nm光照下着色效果最好,陶瓷由白色变为灰色。440 nm光照8 min后着色陶瓷颜色基本恢复,或者将着色陶瓷加热至623 K后灰色完全消失。光致发光性能研究表明395、466和534 nm可激发出以617 nm为主的红色光发射。研究了陶瓷的光强调控特性,发现290 nm光照射能使陶瓷的发射光谱强度显著降低,617 nm处有最高着色光强调制率86.9%。经过10个循环的着色-漂白实验,陶瓷光强调控性能保持稳定,表现出良好的可逆性。陶瓷的光致变色行为和光强调控行为表现出明显的特征UV波长响应和UV光辐射累积响应特点,表明该材料有望应用于光辐射剂量探测领域。     

氧化镧掺杂铌酸钾钠陶瓷的电、光性能研究

铌酸钾钠(K_0.5Na_0.5NbO₃, KNN)基陶瓷具有充放电速度快、透明度高、应用温度范围宽、使用寿命长等优点, 在脉冲功率器件等领域具有广阔的应用前景。通过改性技术提高铌酸钾钠基陶瓷的电、光性能是该方向的研究热点。本研究采用固相法制备0.825(K_0.5Na_0.5)NbO₃-0.175Sr_1-3x/2La_x(Sc_0.5Nb_0.5)O₃(x=0, 0.1, 0.2, 0.3)陶瓷(简称0.825KNN- 0.175SLSN), 研究La₂O₃掺杂对其相结构、微观形貌、光学、介电、铁电及储能性能的影响。研究结果表明: 0.825KNN- 0.175SLSN陶瓷具有高对称性的伪立方相结构; 随着La₂O₃掺杂量增大, 陶瓷的平均晶粒尺寸减小, 相变温度(T_m)及饱和极化强度(P_max)增大, 达到峰值后下降。在x=0.3时, 该体系陶瓷表现出优异的透明性, 在可见光波长(780 nm)及近红外波长(1200 nm)范围内透过率分别达65.2%及71.5%, 同时实现了310 kV/cm的击穿场强和1.85 J/cm ³的可释放能量密度。     

(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。     

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。     

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。     

(Bi0.5Na0.5)TiO3:Sm3+无铅压电陶瓷的红光发射特性

采用传统的固相反应烧结方法制备了稀土Sm³⁺掺杂的(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃无铅压电陶瓷。系统分析了掺杂浓度、烧结温度和离子补偿对发光特性的影响。稀土Sm³⁺离子的加入实现了(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃陶瓷的红绿光发射, 其激发光波段位于400~500 nm范围内, 与已经成熟的蓝光LED芯片的发射光谱充分匹配。当烧结温度为1100℃, Sm³⁺离子的掺杂浓度为0.015 mol时, 陶瓷样品呈现最强的发光强度。同时, 通过Li⁺、Na⁺、K⁺离子进行电荷补偿, 有效提高了陶瓷样品的发光性能, 发光强度随离子半径增大而增强。可见, Sm³⁺掺杂的(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃材料在光电集成器件中具有很好的应用前景。     

Y3+掺杂Ce:Li6Lu(BO3)3闪烁体的发光性能研究

针对Ce:Li₆Lu(BO₃)₃晶体有效原子序数(Z_eff)高的问题, 采用低原子序数的Y³⁺离子部分置换晶体中的Lu³⁺离子。通过固相合成法制备了Ce:Li₆Lu_1-xY_x(BO₃)₃(0≤x≤1)固溶体。X射线粉末衍射(XRD)分析表明, 该系列固溶体结构与Li₆Gd(BO₃)₃晶体相同, 空间群为P2_1/c。其X射线激发发射(XSL)的发光强度随着Y³⁺的含量增加而降低, 当x=0.5时, 固溶体的有效原子序数与Li₆Gd(BO₃)₃闪烁体相当, 但XSL发光强度是其1.4倍。Ce:Li₆Lu_0.5Y_0.5(BO₃)₃的XSL光谱和PL光谱都在400 nm附近出现Ce³⁺离子的特征峰, 可拟合出361和419 nm两个发光分量, 分别对应于Ce³⁺离子的激发态电子的⁵d₁→²F_5/2和⁵d₁→²F_7/2能级跃迁。Ce:Li₆Lu_0.5Y_0.5(BO₃)₃固溶体的衰减时间比Ce:Li₆Lu(BO₃)₃略长, 为19.6 ns。当x=0.50~0.70时, Ce:Li₆Lu_1-xY_x(BO₃)₃(0≤x≤1)闪烁体比较适合作为中子探测材料。     

基于光致变色荧光粉发光可逆调控和颜色对比的光存储和防伪应用（英文）

光致变色和光致发光是两种有趣的光学现象,它们在单一材料中的结合可以应用于多级防伪和光学记忆存储等器件.然而,在双光刺激下开发一种同时具有光致变色和光致发光的材料是一个挑战.本工作利用缺陷诱导色心的形成制备了光致变色SrWO₄:Yb³⁺,Er³⁺,Bi³⁺荧光粉,在254 nm紫外光和473 nm激光交替照射下,获得了从白色到暗黄色的可逆光致变色.SrWO₄:Yb³⁺,Er³⁺,Bi³⁺的光致变色效应引起了可逆光致发光调控.基于相应的颜色对比和发光强度变化,实现了SrWO₄:Yb³⁺,Er³⁺,Bi³⁺荧光粉的光存储和防伪应用.在实际应用中,柔性SrWO₄:Yb³⁺,Er³⁺,Bi³⁺薄膜作为一种很有前途的替代材料,既能满足多样化的要求又能提...     

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。     

锶含量对稀土Eu掺杂锶钙羟基磷灰石发光性能及取代位置的影响

采用化学共沉淀法制备了一系列Sr含量不同的铕掺杂锶钙羟基磷灰石粉体(Ca_10-x-Sr_x-HAp: Eu), 通过X射线衍射(XRD)、荧光光谱以及发光能量传递等研究了锶含量对稀土掺杂锶钙羟基磷灰石结构、荧光性能和取代位置的影响。XRD分析表明, 掺杂Eu对锶钙羟基磷灰石样品的结构无明显影响, 而Sr含量增加会使得样品的结晶程度和晶面间距增大。光谱分析表明, 在394 nm波长激发下, Ca_10-x-Sr_x-HAp: Eu样品在596 nm和618 nm处的荧光强度随着Sr含量的增加先升高再降低, 最强峰值出现在Ca₃-Sr₇-HAp: Eu样品中。同时, 样品的荧光寿命随着Sr含量增加也出现相同的变化。此外, 随着基体中Sr含量的增加, 样品的电偶极跃迁与磁偶极跃迁强度比值(I_R/I_O)先增加后减小, 而Eu荧光衰减过程中不同格点之间的能量传递参数(f)则先减小后增大, 两者的转折点都出现在Ca₃-Sr₇-HAp: Eu样品中。实验表明: Eu在基质晶格中的取代位置受Sr在基质中含量和位置的影响, 通过Sr/Ca比例的调节则可以使得Eu在基质中取代不同位点的比例变化进而获得可调节的荧光性能。     

Spectral properties of Eu-activated yttrium oxysulfide red phosphor

The effects of Eu on the spectral properties of Y₂O₂S have been investigated. The Y₂O₂S:Eu phosphor powders were prepared with a flux fusion method and electrophoretically deposited on an ITO-coated glass substrate to form a thin layer. Both cathodoluminescence and photoluminescence emission spectra of Y₂O₂S:Eu were measured. The highly intense emission lines at 616 and 626 nm are attributed to the transition from ⁵D₀ to ⁷F₂ levels. The color of Y₂O₂S:Eu phosphor varies from orange to red as the Eu concentration increases from Eu/Y=0.025 (molar ratio) to 0.06. The luminescence decay times are shorter than 1.1 ms for Eu concentrations ranging from 0.025 to 0.06 (Eu/Y molar ratio). The luminescent color becomes redder but less bright as the Eu concentration is increased.     

Zn3-xMnxTeO6的晶体结构与吸收光谱和磁性研究

本工作主要研究Mn ²⁺离子掺杂的类刚玉系氧化物Zn₃TeO₆(0<x≤2.0)的晶体结构与光学性质和磁性的变化。Zn_3-xMn_xTeO₆粉末样品通过固相反应合成。Mn掺杂量的相图表明, x<1.0时保持单斜(C2/c)结构, 1.0≤x≤1.6为单斜(C2/c)和三方六面体混合相(R-3), x≥1.8时完全转变为R-3相, 且x=2.0时形成ZnMn₂TeO₆, Te-O和Mn/Zn-O键长增大, 八面体发生更大畸变。X射线粉末衍射结构精修也表明R-3相中Zn/MnO₆为畸变八面体。随着Mn ²⁺掺杂含量的增加, Zn_3-xMn_xTeO₆系列化合物不仅结构发生变化, 其颜色也由浅变深。紫外吸收光谱中随着掺杂浓度的增加, 400~550 nm处的吸收增强, 样品的光学带隙也由3.25 eV (x=0.1)逐渐减小到2.08 eV (x=2.0), 分析表明, 可见区吸收的增强是源于MnO₆八面体中Zn/MnO₆八面体中Mn ²⁺离子的d-d跃迁, 导致样品由浅黄色逐渐变为暗黄色。 磁性测试表明, 固溶体的反铁磁转变温度随着Mn ²⁺掺杂量的提高而逐渐增加, 且掺入的Mn ²⁺离子以高自旋态 存在。     

Ag-SiO2-CeF3：Tb3+复合纳米粒子的制备与发光性质

采用简单的液相法在室温下制备了均匀球形的Ag-SiO₂-CeF₃：Tb³⁺核-壳结构纳米复合发光粒子,并对其结构和性能进行了表征。测试结果表明：Ag-SiO₂表面包覆上了结晶良好的六方晶系的CeF₃：Tb³⁺。Ag-SiO₂-CeF₃：Tb³⁺纳米复合粒子为球形,尺寸约为45~60 nm,该纳米复合粒子与CeF₃：Tb³⁺一样具有良好的特征绿光发射,均以544 nm附近的Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁为最强发射峰,内核贵金属Ag纳米粒子对CeF₃：Tb³⁺发光起到了一定的猝灭作用。Ag-SiO₂-CeF₃：Tb³⁺复合材料在生物检测、疾病治疗方面具有潜在的应用。     

Ba3Gd(PO4)3:Eu3+荧光粉的合成及发光性质

采用高温固相反应法合成了不同Eu³⁺掺杂浓度的Ba₃Gd(PO₄)₃荧光粉。利用X射线衍射对产生的晶体结构进行了分析, 证实产物为纯相, Eu³⁺的引入没有导致晶体结构的改变。利用Van Uitert模型对⁵D₀能级荧光的浓度猝灭行为进行了研究, 发现浓度猝灭是由于Eu³⁺间交换相互作用所导致。分析了⁵D₀荧光发射的温度依赖, 给出了荧光温度猝灭行为符合横向穿越模型, 并通过非线性拟合获得了激活能。利用Eu³⁺的发射光谱和荧光衰减数据, 计算了⁵D₀→⁷F_J辐射跃迁速率及荧光分支比, 同时得到了光学跃迁强度参数。     

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⁺。