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。     

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.     

Photoluminescence and Ce3+→Tb3+→Eu3+ Energy Transfer Processes of the Ce3+/Tb3+/Eu3+-doped β-NaYF4 Phosphors with Broadened Excitation Spectrum

Ce³⁺/Tb³⁺ co-doped and Ce³⁺/Tb³⁺/Eu³⁺ tri-doped β-NaYF₄ photoluminescent microcrystals using oleic acid as surfactant were synthesized using the solvothermal method.Their microstructural characteristics and photoluminescence properties were investigated in detail.They have the shape of hexagonal prism bipyramids with uniform particle size,which decreases with the concentrations of Tb³⁺ and Eu³⁺.The energy transfer processes of both the Ce³⁺→Tb³⁺ and the Ce³⁺→Tb³⁺→Eu³⁺ were systematically studied.Compared with Eu³⁺ or Tb³⁺ single-doped β-NaYF₄ microcrystals,the sensitization by Ce³⁺ for the photoluminescence of Tb³⁺ and Eu³⁺ leads to a broad excitation spectral bandwidth in the ultraviolet (UV) range.Meanwhile,the corresponding optical absorption efficiency is greatly enhanced.High energy transfer efficiencies have been observed from Ce³⁺ to Tb³⁺ and from Tb³⁺ to Eu³⁺.     

Zn0.97Ga2O3.97:Cr3+，Bi3+荧光粉的制备及发光性能

以Cr³⁺和Bi³⁺为掺杂剂,按照镓酸锌Zn_0.97Ga₂O_3.97（ZGO）化学计量比,采用双相水热法制备了ZGO:Cr³⁺,Bi³⁺红色无机荧光粉,并通过透射电子显微镜、分光光度法和荧光光谱法分析了荧光粉样品的微观形态、晶体结构和发光性能。实验结果表明:Cr³⁺和Bi³⁺的最佳摩尔掺杂率分别是1%和2%,荧光粉最佳掺杂浓度化学式为ZGO:0.01Cr³⁺,0.02Bi³⁺,所得荧光粉颗粒为组分均匀的类球形颗粒,平均粒径为8 nm。在近紫外光的激发下,相对于单掺杂荧光粉ZGO:0.01Cr³⁺,双掺杂荧光粉ZGO:0.01Cr³⁺,0.02Bi³⁺在漫反射光谱中<350、350~470和470~650 nm的吸收带强度明显增强。此外,在激发和发射光谱中,ZGO:0.01Cr³⁺,0.02Bi³⁺的发射强度为ZGO:0.01Cr³⁺的2.5倍,表明该荧光粉的发光性能得到显著提升。     

新型近紫外激发单一基质荧光粉Sr2V2O7:Ln(Ln=Eu3+,Dy3+,Sm3+,Tb3+)的研究

为了研制一种具有优越稳定性能、易于合成、吸收和近紫外芯片匹配、发光效率高的LED用新型单一基质的暖白光荧光粉,采用高温固相反应法在空气氛围下制备了单一基质的Sr₂V₂O₇（SVO）：Ln （Ln=Eu³⁺,Sm³⁺,Dy³⁺,Tb³⁺）系列白光LED荧光粉.利用X射线衍射（XRD）和荧光光谱分别研究了样品的晶体结构,发光特性和能量传递机理,在350 nm的紫外激发下SVO基质自身发射黄绿色的宽光谱.荧光光谱的研究表明所有掺杂的样品都有一个基质电荷跃迁引起的近紫外激发宽带,而且SVO基质与稀土离子Eu³⁺,Dy³⁺,Sm³⁺,Tb³⁺之间都存在着能量传递.此外,根据Dexter理论,基质和4种稀土离子之间的能量传递机理都是电偶极-偶极相互作用.研究结果表明,通过稀土掺杂可以增强荧光强度、调控发光颜色、改善色温、提高显色指数,SVO：Ln （Ln=Eu³⁺,Dy³⁺,Sm³⁺,Tb³⁺）是适合近紫外芯片激发的单一基质白光荧光粉.     

双钙钛矿结构Sr2GdSbO6:Eu3+荧光粉的制备与表征

采用高温固相法成功制备了双钙钛矿结构的Sr₂GdSbO₆:Eu³⁺红色荧光粉，并表征了其XRD、光致发光光谱和荧光衰减寿命曲线。Sr₂Gd_0.8SbO₆:0.2Eu³⁺荧光粉的XRD图谱的峰位与标准卡片峰位基本吻合，表明Eu³⁺的掺杂并未改变基质的晶体结构，Rietveld精修后的晶体参数也验证了该结果。样品的激发光谱为紫外光区的一个以340 nm为中心的宽光谱；在340 nm光源的激发下，样品的最强发射是一个中心波长为593 nm的橙红光发射波段。运用Dexter理论分析出样品的浓度淬灭机理为偶极-偶极相互作用。常温下Sr₂Gd_0.8SbO₆:0.2Eu³⁺荧光粉的荧光衰减寿命为4.202 ms，外量子效率为24.8%，升温至150℃时其外量子效率仍保持为常温下外量子效率的68.8%。经计算得到Sr₂G...     

Er2O3和La2O3含量对掺Er溶胶-凝胶石英玻璃光谱性能的影响研究

采用溶胶-凝胶法结合高温烧结制备了掺杂不同Er³⁺离子摩尔分数的石英玻璃和0.5%Er₂O₃和不同La³⁺离子摩尔分数共掺杂的石英玻璃。通过1.5μm的荧光光谱发现,Er/Al共掺杂石英玻璃的最佳Er₂O₃掺杂摩尔分数为0.5%。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了Al³⁺、La³⁺和Er³⁺共掺杂石英玻璃的结构,并通过吸收光谱和荧光光谱分析了其光谱特性。结果表明,La₂O₃可以解聚玻璃网络,从而起到网络改性剂的作用。利用Er³⁺掺杂玻璃的吸收光谱计算出了Judd-Ofelt参数,进而预测了La₂O₃含量的影响。随着La³⁺离子掺杂量的增加,样品的荧光强度、荧光寿命和σ_ems×τ_f增加。这些结果表明,La/Al/E...     

Dy3+掺杂NaLaMgWO6发光材料的制备与发光性质

采用高温固相法,制备了一系列NaLa_1-xDy_xMgWO₆荧光粉。考察了Dy³⁺离子掺杂浓度对荧光粉物相和发光性质的影响。并将所制得的荧光粉在800℃进行热处理,对比分析热处理前后的发光性质变化,探讨不同掺杂离子浓度样品的热稳定性。采用X射线衍射、荧光分光光度计对其进行表征。实验结果表明：在1 100℃温度下保温4 h,可以制备得到NaLaMgWO₆单相,Dy³⁺的掺入未改变荧光粉基质的物相结构。在389 nm波长激发下,NaLaMgWO₆:Dy³⁺表现出Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_13/2的特征发射,属于Dy³⁺的黄色发射。随着掺杂离子浓度的增大,其发射强度先增大后降低,当Dy³⁺掺杂的原子百分数为8%时,NaLa_0.92Dy_0....     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

高浓度锰掺杂Ca14Zn6Al10O35荧光粉的近红外第二窗口发光

为了开发新型的深红光或红外发光材料, 通过高温固相法在空气中合成了锰掺杂Ca₁₄Zn₆Al₁₀O₃₅:Mn荧光粉。采用X射线衍射、反射光谱、荧光光谱、荧光衰减寿命系统研究了该材料的晶体结构及发光性能。结果表明, 样品中同时存在着Mn⁴⁺和Mn⁵⁺的荧光发射, 前者在深红波段, 后者在近红外波段。当12.5%的Al离子被Mn离子替代时, Mn⁵⁺离子的发射达到最强。Mn⁵⁺离子发射是窄带发射, 峰值在1157 nm处, 对应¹E→³A₂跃迁, 荧光寿命为87.46 ms。Mn⁵⁺离子的红外发射的温度敏感性在368 K时达到最大值0.0024 K^-1。此外还观察到了由Mn⁴⁺向Mn⁵⁺的能量传递现象。能量传递拓展了Mn⁵⁺离子发射的激发波长范围, 使得商用蓝光芯片能激发Mn⁵⁺的近红外光发射。这种荧光粉能被650 nm的光激发, 而在1157 nm处发射, 对生物的实时检测有重要的意义。因此, 该荧光粉是一种具有多方面应用潜力的红外材料。