Ce~(3+)和Y~(3+)掺杂对Ca_2MgSi_2O_7:Eu~(2+)荧光粉发光性能的影响

在还原气氛下,采用高温固相法合成了Ca_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Rs~(3+) (R~(3+)=Ce~(3+),Y~(3+))系列荧光粉.结果表明,少量稀土离子的掺入没有改变晶体的物相结构.在Ca_2MgSi_2o_7:Euz~(2+)荧光粉中,Ce~(3+)和y~(3+)的掺入对荧光强度的影响较大,且与掺杂元素、掺杂量相关.当掺杂Ce~(3+)和Y~(3+)的量分别为0.007mol和0.05mol时,所得荧光粉在532nm处的发光强度分别是未掺杂时的127%和117%.结果表明,在Ca_2MgSi_2O_7中Ce~(3+)与Eu~(2+)存在能量传递,Ce~(3+)的加入显著敏化了Eu~(2+)的发光,导致荧光强度的进一步提高;Y~(3+)的掺杂可以使荧光粉的粒径减小,并导致基质中的电荷缺陷而敏化Eu~(2+)发光,从而使荧光强度进一步提高.     

Eu~(3+)掺杂石榴石型钒酸盐荧光粉研究进展

综述白色发光二极管的发光机理、发展历程,石榴石结构,Eu~(3+)单独掺杂、Eu~(3+)与其他稀土离子共同掺杂、Eu~(3+)与其他金属离子共同掺杂对石榴石型钒酸盐发光性能的影响等研究进展。提出白色发光二极管中红色荧光粉存在发光强度不足、稳定性低、寿命短等缺点,认为采用Eu~(3+)单独掺杂或者共同掺杂的方法能增强白色发光二极管中红色荧光粉的发光能力,对继续提高白色发光二极管中红色荧光粉的发光性能进行展望。     

Ce~(3+)和Sm~(3+)共掺杂钒酸钇荧光粉合成及发光性能研究

用均相共沉淀法将铈离子(Ce~(3+))、钐离子(Sm~(3+))共掺杂钒酸钇(YVO_4)制得(Sm_(0.01)Y_(0.99-x))VO_4∶Ce_x~(3+)荧光粉。采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱仪(PL)对制得荧光粉的晶体结构、颗粒形貌以及发光特性进行了分析。结果表明,Ce~(3+)、Sm~(3+)掺入YVO_4荧光粉的相结构仍为四方锆型结构,随着Ce~(3+)离子掺杂浓度的增大,XRD的衍射峰更加明显,SEM显示Ce~(3+)离子掺杂浓度的增大,荧光粉颗粒团聚更加严重,颗粒尺寸约80nm。荧光粉的激发峰在460nm,与蓝光LED的发射峰吻合,发射峰在580nm左右,属于橙光,且随着Ce~(3+)浓度的增加,荧光变强,有利于提高LED的显色指数。     

Ce~(3+)浓度对YVO_4:Ce~(3+)晶体发光性能的影响

利用提拉法生长了掺杂浓度为1.0at%~10.0at%的YVO_4:Ce~(3+)单晶,XRD分析显示Ce~(3+)的掺入没有改变晶体结构。晶体的激发和发射谱测试表明,在325 nm激发下YVO_4:Ce~(3+)发射出峰值在445 nm的蓝光和620 nm附近的红光。蓝光发光强度随Ce~(3+)浓度增加而增强,当浓度为8.0at%时达到最强,10.0at%时出现浓度淬灭,发光减弱;红光则随着Ce~(3+)浓度的增加而持续增强。通过实验分析推测蓝光来源于Ce~(3+)电子从激发态~2D_(3/2)到基态~2F_(5/2)的跃迁,而红光则是由于V~(4+)的电子能级跃迁而形成的。XPS测试显示部分Ce~(3+)失去电子被氧化成为Ce~(4+),失去的电子大部分被V~(5+)捕获形成V~(4+)。V~(4+)的d轨道分裂为三个轨道单态~2A_1、~2B_1、~2B_2和一个轨道简并态~2E等4个能级,基态为~2B_2。V~(4+)中电子通过能量传递、辐射跃迁和无辐射跃迁等过程,可以实现波长在620 nm附近的红光发射以及在620 nm激发下的451 nm蓝光上转换发光。实验证实了上转换发光为双光子过程。研究结果对紫外激发下YVO_4:Ce~(3+)红、蓝光发光行为提供了理论支撑。     

Bi~(3+)和Ce~(3+)掺杂对Ca_(0.99)(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(0.5)∶0.01Eu~(3+)荧光粉体结构与发光性能的影响

采用高温固相法,分别以Bi ~(3+)和Ce~(3+)为掺杂离子,制备了红色荧光材料Ca_(0.99)(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(0.5)∶0.01Eu~(3+)。研究了Bi ~(3+)和Ce~(3+)的不同掺杂量分别对该红色荧光材料的相结构、显微结构和荧光性能的影响。结果表明:Bi ~(3+)、Ce~(3+)的掺入并不影响Ca_(0.99)(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(0.5)∶0.01Eu~(3+)晶相的形成,合成的荧光粉体结构均为四方纯相。当Bi ~(3+)摩尔掺杂量在1%(摩尔百分数,下同)~4%范围内逐渐增加时,粉体的荧光强度先增强而后降低,一定量的Bi ~(3+)掺杂能够改善粉体的形貌,而Ce~(3+)摩尔掺杂量在1%~4%范围内变化时,粉体的荧光性能呈降低趋势,粉体的颗粒不均匀,粉体表面有缺陷。     

SrMoO_4:Pr~(3+)红色荧光粉的水热合成及光致发光

采用水热法合成SrMoO_4:Pr~(3+)红色荧光粉,使用X射线衍射(XRD)、场发射环境扫描电镜(FSEM)以及荧光光谱(PL)等手段研究了荧光粉的晶体结构、表观形貌及发光性能。结果表明,SrMoO_4:Pr~(3+)荧光粉为类球形的纯相结构,激发峰为450 nm、473 nm和485 nm,发射峰为606 nm、625 nm和650 nm,在650 nm呈现良好的红光发射,可与蓝光LED芯片匹配。SrMoO_4:Pr~(3+)的发光强度随着Pr~(3+)掺杂量的增大而增强,掺杂量x=0.02时发光强度最强,继续增大Pr~(3+)掺杂量出现浓度猝灭现象。Pr离子的掺入没有改变荧光粉的主晶相,在450 nm激发下样品产生红光发射,其中对应Pr~(3+)的特征跃迁3P_0→3F_2位于650 nm的发射峰最强。SrMoO_4:Pr~(3+)红色荧光粉可被蓝光LED激发产生红光,是一种性能优异的YAG:Ce~(3+)黄色荧光粉的红光补偿粉。     

Ce~(3+)掺杂锂(硼、磷)硅酸盐玻璃的制备与荧光性质研究

采用熔体-淬冷法制备了Ce~(3+)离子掺杂锂(硼、磷)硅酸盐闪烁玻璃,采用紫外-可见透射、荧光分光法分别研究了Ce~(3+)离子掺杂锂硅酸盐、锂硼酸盐、锂硼硅酸盐、锂硼磷硅酸盐玻璃的紫外-可见透射、激发与发射性质。研究结果表明,在Ce~(3+)离子掺杂锂硅酸盐玻璃内引入一定量的B~(3+)、P5+离子,其紫外吸收截止边,紫外激发与发射光谱分别发生一定的红移与蓝移,紫外激发与发射光谱强度明显降低。     

辐照对Tb~(3+)掺杂硅酸盐玻璃结构和发光性能的影响

采用高温熔化工艺制备出Tb3+掺杂硅酸盐玻璃,研究了高能辐照对该玻璃结构和发光性能的影响。结果表明,高能辐照后,Tb3+掺杂硅酸盐玻璃的结构发生变化,表现为两个方面:(1)是部分Tb3+离子被氧化为(Tb3+)+离子;(2)是玻璃体内产生大量色心。辐照对Tb3+掺杂硅酸盐玻璃的发光强度影响较大,发光强度随辐照剂量的增大而降低;然而,辐照对Tb3+掺杂硅酸盐玻璃的发光余辉影响较小,发光余辉基本不随辐照剂量的增加而变化。     

Eu3+,Ce4+掺杂NaAlSiO4的制备及发光性能

采用高温固相法在1100℃下合成了Eu~(3+)掺杂NaAlSiO_4和Eu~(3+),Ce~(4+)掺杂NaAlSiO_4发光材料,利用粉晶X射线衍射和荧光光谱仪对合成样品进行了物相表征和发光强度的研究。结果表明,在1100℃,NaAlSiO_4的特征峰最明显,Eu~(3+)掺杂浓度为1.8%时,其发光强度最强。在此基础上,又进行了Ce~(4+)掺杂,并制得NaAlSiO_4∶x%Eu~(3+),y%Ce~(4+)样品。该样品在紫外光激发下同时发射红光和蓝光,其发射峰强度随x∶y掺杂比改变而变化,当y∶x≤0.092时,红光强度高于蓝光强度;当y∶x0.092时,蓝光强度高于红光强度,从而可以改变样品的发光颜色。     

稀土Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂对多孔硅结构和光致发光性能的影响

利用双槽电化学腐蚀方法制备多孔硅,并用电化学掺杂方法对多孔硅进行稀土元素Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂。利用扫描电镜和X射线衍射光谱分析所制备样品的结构和成分;通过对比掺杂前后以及退火前后荧光光谱的变化,分析能级变化情况和能量传递过程,认为可见光区的绿光源于SiO_x(1x2)氧化层中的Si—O键,可见光区的红光和近红外区域的发光,源于Er~(3+)和Yb~(3+)离子之间交叉弛豫或者选择性跃迁。     

(La,Gd)PO_4∶Pr~(3+)荧光材料的制备及上转换发光性能的研究

用水热法制备了(La_(1-x),Gd_x)PO_4∶Pr~(3+)荧光材料。用X射线粉末衍射(XRD)确定该荧光材料为单斜晶系,用荧光光谱探究了Pr~(3+)浓度及Gd~(3+)掺杂量对上转换发光效果的影响。结果表明,随着Pr~(3+)浓度的增加发光强度先增强后减弱,Pr~(3+)浓度为0.9%时,发光强度最大,达到2400cd。且掺杂适量的Gd~(3+)使发光效果增强,当Gd~(3+)掺杂量为50%(wt,质量分数)时,上转换发光性能最好,达到3600cd。在828nm近红外光激发下,可以观察到Pr~(3+)590nm处的橙黄光发射峰,来自于Pr~(3+)的~3P1→~3H_6跃迁;以及在476nm和491nm处的蓝光发射峰(Pr~(3+)的~3P_0→~3H_4和~3P_1→~3H_4的跃迁产生)。     

磁控溅射制备Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜的上转换发光特性

Al_2O_3作为太阳能电池的钝化层,如果掺入稀土元素Er~(3+)通过吸收红外光并将其上转换为可见光被硅吸收,则可以提高太阳能的利用率。本文采用磁控溅射法制备得到厚度为500 nm左右的不同浓度Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜。X射线衍射测试表明薄膜由θ-(Al,Er)_2O_3、Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3相构成。通过波长980nm的激光器激发产生光频上转换,获得了490 nm的绿光和670nm的红光发光,分别对应于Er~(3+)的~4F_(7/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)的能级跃迁。当Er~(3+)掺杂浓度为0.6%(摩尔比)时,上转换发光强度最强。上转换发光强度受到Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3晶体的生成以及Er~(3+)掺杂浓度的影响,并且对红光的影响要大于绿光。Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜相比粉体材料具有较低的声子态密度,从而抑制了Er~(3+)无辐射跃迁,得到了不同于粉体材料的490nm绿光的发光。     

Al掺杂浓度对氧化锌纳米棒结构和光学性能的影响

采用水热合成法以15min的溅射时间,0.7Pa的溅射压强制备的ZnO种子层玻璃片为衬底,制备出具有较好光致发光性能的Al掺杂ZnO纳米棒。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)谱表征了样品的晶体结构、表面形貌和光致发光性能。结果表明,不同的Al掺杂浓度对于ZnO纳米棒产生了一定的影响,适当的Al掺杂使ZnO纳米棒的c轴择优取向更好,改善了ZnO的近紫外发光和蓝色发光特性。其结晶质量随着Al掺杂量的增加而降低,而且纳米棒的顶端在逐渐变细。随着Al~(3+)浓度的增加,纳米棒的光学性能先变好后变差,在Zn~(2+)与Al~(3+)的浓度比为1∶0.02时,纳米棒的光学性能效果最佳,紫外发光峰强度最大,并且出现了蓝移。     

Dy~(3+)/Tb~(3+)掺杂高钆镥闪烁玻璃光谱性能

用高温熔融法制备了Dy3+/Tb3+掺杂的高钆镥氟氧化物闪烁玻璃样品,测试分析了其吸收光谱、激发与发射光谱及衰减曲线等。研究了Dy3+和Tb3+离子浓度增加对Tb3+离子发光的影响以及Dy3+离子的浓度猝灭效应;通过IH理论模型分析了Dy3+和Tb3+离子的能量传递方式和能量传递效率。结果表明Dy3+离子对Tb3+离子发光具有敏化作用,随着Dy3+离子浓度增加敏化作用增强,但是当Dy3+离子的浓度达到2%(摩尔分数)以上时,随着Dy3+离子浓度的增加,Tb3+离子的发光强度降低;Dy3+和Tb3+离子的能量传递方式为无辐射能量传递方式,且能量传递效率可以达到60%以上。     

Ce~(3+)激活的锂-6玻璃闪烁体发光及核物理性能的研究

选取Ce~(3+)为激活剂离子,锂-6和硼-10为靶核核素分别研制了可用于热中子探测的玻璃闪烁体,并系统研究了其发光性能及部分核物理性能.研究结果表明,Ce~(3+)激活的锂-6玻璃闪烁体具有较长的发射波长(390nm),较短的衰减时间(46.9ns)以及良好的γ射线甄别性能和温度效应,是探测热中子优良的玻璃基质材料.靶核核素与激活剂离子在锂-6玻璃闪烁体中均有一较佳的浓度范围,浓度过大将产生不同程度的淬灭效应.     

Sm~(3+)掺杂SrMoO_4∶Eu~(3+)发光材料制备及性能研究

采用水热法制备了铕、钐共掺杂的钼酸锶(Sr_(1-x-y)MoO_4∶xEu~(3+),ySm~(3+))系列发光材料,对样品的晶体结构、微观形貌和发光特性进行了研究。结果表明:制备的样品均具有体心四方白钨矿结构;样品的颗粒比较均一,分散性较好,颗粒粒径1~2μm;三价稀土铕离子(Eu~(3+))和钐离子(Sm~(3+))共同掺杂样品的激发光谱由位于350~500nm的系列激发峰构成,同时存在Eu~(3+)和Sm~(3+)的特征激发峰,激发主峰位于395nm和465nm,表明样品能被近紫外光和蓝光有效激发;其发射主峰位于615nm,Sm~(3+)的掺杂能对Eu~(3+)起敏化作用,增强Eu~(3+)的红光发射强度;Eu~(3+)、Sm~(3+)的最佳掺杂量分别为x=0.04,y=0.03,制得的Sr_(1-x-y)MoO_4∶xEu~(3+),ySm~(3+)发光材料的最强相对发射强度达5000(光栅狭窄缝均为5.0测试条件下),具有较好的发光性能。     

Li~+共掺杂对掺Er~(3+):TiO_2上转换发光的增强作用·

采用非水性溶胶-凝胶法制备了0.1%Er~(3+)(摩尔分数,下同)、0%～2%Li~+共掺杂TiO_2粉末,在980nm半导体激光器(LD)激发下获得了中心波长526nm、550nm的绿色和663nm的红色上转换发光.Li~+共掺杂对掺Er~(3+):TiO_2的相结构未产生影响,但极大增强了上转换发光强度.随Li~+共掺杂摩尔分数的逐渐增大,绿色和红色上转换发光强度先增大后减小,当Li~+摩尔分数为1%时,上转换发光强度达到最大,绿色和红色上转换发光强度分别比掺Er~(3+):TiO_2提高了约330倍、30倍和60倍.Er~(3+)Li~+共掺杂TiO_2粉末的绿色和红色上转换发光均为双光子吸收过程.Li~+共掺杂不改变Er~(3+)的上转换发光机制,但破坏了Er~(3+)的局部晶体场对称性,影响了Er~(3+)内部4f能级的跃迁几率,导致上转换发光强度增强.     

Ce3+、Mn2+掺杂Zn3（BO3）2的制备及其发光性能

采用共沉淀法在700℃和较短的烧结时间下制备了Zn3(BO3)2和不同浓度的Ce3+、Mn2+离子掺杂的Zn3(BO3)2纳米晶粉末,对合成产物的发光性质及发光机理进行了研究。利用荧光分光光度计、X射线粉末衍射仪以及透射电镜对其光学性能和纳米晶形貌进行了表征。结果表明Ce3+离子掺杂的Zn3(BO3)2样品在340～400nm之间有强的荧光发射,其最高发射峰峰位为365nm,在Ce3+掺量为0.5%(摩尔分数,下同)时发光强度达到最高值。Ce3+取代Zn2+离子作为发光中心,Mn2+离子作为激活剂加入,并不影响荧光发射峰的位置,但能够有效增强其发光强度。当Mn2+离子掺量为0.7%(摩尔分数)时,Ce3+、Mn2+共掺杂的Zn3(BO3)2纳米晶发光强度达到最高值。     

828nm激发下Nd~(3+)掺杂TiO_2上转换发光的研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂稀土离子Nd3+的TiO2纳米晶体,考察了样品在828nm激发光源作用下,不同的稀土离子掺杂量、不同的焙烧温度对其上转换发光特性的影响,在828nm波长激光激发下,室温时检测到了蓝绿(493nm)黄(565nm)的上转换荧光,它们分别对应4G9/2→4I9/2、4G7/2→4I9/2跃迁时的发射,并对Nd3+掺杂的上转换发光机制进行了探讨。     

CaSiO_3∶Eu~(3+)红色荧光粉的制备及电荷补偿剂对发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了CaSiO_3∶Eu~(3+)荧光粉,通过对样品的X射线衍射谱及光致发光光谱的测试和表征,研究了不同Eu~(3+)和电荷补偿剂Li+浓度下,CaSiO_3∶Eu~(3+)荧光粉的物相结构和发光性能。结果显示CaSiO_3∶Eu~(3+)荧光粉发射光谱是由位于595nm和614nm处的主峰构成的双峰谱线,激发光谱为多峰宽谱,谱峰位于220~280nm范围内。Eu~(3+)含量对CaSiO_3∶Eu~(3+)发光性能有明显的影响,随Eu~(3+)浓度的增大,CaSiO_3∶Eu~(3+)的发光强度呈现先增大后减小的规律,Eu~(3+)浓度为1%(摩尔分数,下同)时,发光强度最大。电荷补偿剂Li~+可以显著提高CaSiO_3∶Eu~(3+)的发光强度,当Li~+浓度为4%时,增强效果最为显著。