实验优化设计中频反应溅射Al2O3:Ce薄膜发光性质研究

为了得到最优发光的薄膜材料成分参数,采用均匀设计和二次通用旋转组合设计相结合的方法建立发光强度与薄膜中氧含量和Ce³⁺ 离子掺杂浓度的回归方程,并用遗传算法求其取最大值时的解。用中频反应磁控溅射技术制备了相应成分的Al₂O₃:Ce非晶薄膜。在320nm光激发下,获得了较理想的发射光谱,对薄膜发光机理分析表明:薄膜的光致发光来自于Ce³⁺ 离子的5d1激发态向基态4f1的两个劈裂能级的跃迁。发光强度强烈的依赖于薄膜的掺杂浓度和氧元素含量。XPS检测表明,Al₂O₃:Ce薄膜中存在Ce³⁺ 。Ce³⁺ 含量和薄膜的化学成分是通过X射线散射能谱(EDS)测量的。薄膜试样的晶体结构应用X射线衍射分析。     

Ce3+-Tb3+共掺杂黄磷炉渣微晶玻璃的发光与能量传递

以黄磷炉渣为原料,采用高温熔融法制备Ce³⁺-Tb³⁺共掺杂黄磷炉渣发光微晶玻璃,通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、稳态/瞬态荧光(FLS)、CIE色度等探究不同的Tb³⁺掺杂量对微晶玻璃析出晶相、发光性能和样品色度的影响。结果表明,Ce³⁺和Tb³⁺的引入,微晶玻璃主晶相为硅灰石,在310 nm波长激发下,随着Tb³⁺掺杂量增加,位于380 nm处Ce³⁺的特征发射峰减小,543 nm处Tb³⁺的特征发射峰增强,证实Ce³⁺和Tb³⁺之间存在能量传递,能量传递效率达到24.55%。此外,通过调整Tb³⁺掺杂量,微晶玻璃发光颜色可由蓝光调至绿光,从而实现发光颜色的可控化。     

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。     

Zn2+掺杂诱导Eu3+激活BiOCl层状半导体的反常发光性能研究

采用固相法在500℃下成功制备Zn²⁺掺杂BiOCl:Eu³⁺层状半导体, 并研究了Zn²⁺ (0~20mol%)掺杂对Eu³⁺激活BiOCl层状半导体发光性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激发-发射光谱、荧光寿命衰减曲线对样品的结构和性能进行表征。研究发现, 随Zn²⁺掺杂浓度增大, BiOCl晶体结构不变, Eu³⁺荧光寿命延长, 但发光强度却出现先减后增的反常现象。综合分析表明这可能与BiOCl特殊的层状结构有关。通过XRD和XPS的表征可以推断: 当Zn²⁺掺杂浓度≤10mol%, Zn²⁺在BiOCl中掺杂方式以晶胞层间隙掺杂为主; 当Zn²⁺掺杂浓度>10mol%后, 掺杂方式逐渐向取代掺杂转变。两种掺杂机制对Eu³⁺荧光寿命的改变以及形成缺陷对基质能量传递效率的影响可能是形成上述反常现象的主要原因。研究结果有助于认识稀土掺杂层状半导体的发光性能及影响规律, 并对Eu³⁺掺杂BiOCl这类新型发光材料的开发设计具有指导意义。     

Lu2.94Al5O12:0.06Ce3+绿色荧光粉的制备及光致发光

采用高温固相法制备了Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光光谱(PL)对样品的物相、形貌及发光性能进行了表征。结果表明,所合成的Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉为立方晶系,表面为类球形。激发光谱中,位于340和450 nm的激发峰分别归属于4f的两个能级到5d能级的跃迁而产生的吸收,340 nm处的激发峰是由于发光是由于²F_5/2到5d的跃迁,而450nm处的激发峰是由于²F_7/2到5d的跃迁。发射光谱中,位于525 nm的发射峰对应Ce³⁺的4f-5d电子跃迁。当Ce₃₊掺杂量为6%,1500℃煅烧5 h时,Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉CIE色坐标为(0.3683,0.5959),是一种可以用作白光LED的绿色荧光粉。     

Nd3+:Lu2O3放电等离子烧结及光学性能

Lu₂O₃是具有高热导率而成为极具潜力的高功率激光介质材料。实验以商用氧化物粉体为原料, LiF为烧结助剂, 采用放电等离子烧结法制备了不同Nd³⁺掺杂浓度(C_Nd=0, 1at%, 3at%和5at%) Lu₂O₃透明陶瓷, 并研究了Nd³⁺掺杂浓度对Lu₂O₃陶瓷的物相、烧结性能、微观结构及光学性能的影响。结果表明：在高Nd³⁺浓度(5at%)掺杂后烧结样品仍为纯Lu₂O₃相;Nd³⁺掺杂对Lu₂O₃陶瓷烧结性能及微观形貌的影响有限;所有样品最终均表现出高致密性(99.5%以上)和优异的透光性能, 其中3at% Nd³⁺:Lu₂O₃的透过率最高, 在1064和2000 nm处的透过率分别为82.7和83.2%。Nd³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷的最强发射峰位于1076和1080 nm;且随着Nd³⁺掺杂浓度的增加, 荧光强度降低, 寿命变短, 发生浓度淬灭。     

Eu2+和Dy3+掺杂浓度对Sr2MgSi2O7材料的荧光和长余辉性能的影响

采用高温固相法制备得到Sr₂MgSi₂O₇: Eu²⁺和Sr₂MgSi₂O₇: Eu²⁺, Dy³⁺发光粉, 并详细研究了Eu²⁺和Dy³⁺的掺杂浓度对Sr₂MgSi₂O₇材料的荧光和长余辉性能的影响。所有样品都在470 nm附近呈现较宽的发光峰, 这可归因于Eu²⁺离子的4f⁶5d→4f⁷电子能级跃迁。当Eu²⁺掺杂浓度超过淬灭浓度, 其浓度淬灭效应导致发光粉的荧光强度下降和余辉时间减短。同时, 发射峰的峰位随Eu²⁺浓度的增加而发生红移, 这主要由于晶体场分裂能和斯托克斯位移变化造成的, 而电子云扩大效应变化所产生的影响相对较弱。Dy³⁺离子会抑制荧光, 但有助于延长余辉时间。当其掺杂浓度超过10mol%时, Eu²⁺\Dy³⁺离子通过隧道复合机制发生浓度淬灭, 从而使材料的长余辉寿命减少。     

Ce3+掺杂ZnO光催化性能的研究

研究通过水热法制备了不同浓度Ce³⁺掺杂ZnO纳米材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱分析(EDS)、光致发光光谱(PL)、比表面积(BET)等分析技术对所制备的样品进行了表征。其中,XRD证实了Ce³⁺的成功掺杂,PL显示Ce³⁺掺杂抑制了电子-空穴对的复合,BET发现Ce³⁺掺杂增大了ZnO的比表面积。在模拟日光条件下,对罗丹明B(RhB)水溶液进行光降解实验。实验结果表明,所有Ce³⁺掺杂样品的光催化性能都优于未掺杂的ZnO,并且发现Ce³⁺掺杂浓度为0.1%时,其光催化性能最佳,光催化RhB的降解率达到95.6%。同时对Ce³⁺掺杂ZnO的光催化机理提出了解释。     

硬脂酸盐熔融法合成(Y,Lu)AG:Ce荧光粉及荧光性能研究

采用硬脂酸盐熔融新方法合成了[(Y_1-xLu_x)_1-yCe_y]₃Al₅O₁₂固溶体荧光粉(x=0’0.5, y=0.005’0.03), 并通过XRD、SEM、BET和PL-PLE等方法对该荧光粉进行了表征。结果表明, 纯相石榴石在800℃的低温下即可生成, 而不经过YAM和YAP中间相。煅烧所得[(Y_1-xLu_x)_1-yCe_y]₃Al₅O₁₂ 荧光粉具有良好的均一性和分散性, 并在455 nm蓝光激发下于544 nm附近呈现最强黄光发射。粉体的发光强度随煅烧温度升高而增大, 归因于结晶度提高和表面缺陷减少。发现Ce³⁺的荧光猝灭浓度为1.5%, 猝灭机制为Ce-Ce间的交换相互作用和晶格缺陷。发现发射峰位随Ce³⁺含量增加而红移, 而最强激发峰和发射峰随Lu³⁺含量增大而蓝移, 归因于Ce³⁺离子5d激发态能级重心移动和晶体场劈裂的共同作用。     

掺铈多组分硅酸盐玻璃电子辐照着色研究

采用吸收光谱、电子顺磁共振谱和光致发光谱对掺Ce多组分硅酸盐玻璃K509在10 MeV电子辐照下的色心动力学进行了研究。结果表明, 电子辐照引起K509玻璃可见光透过率降低的色心类型为非桥氧空穴色心HC1和HC2。在剂量率一定的情况下, 色心浓度随总剂量的增大呈指数函数增大; 在总剂量一定的情况下, 色心浓度随剂量率增大呈指数函数减小。Ce³⁺荧光强度的变化表明辐照过程中Ce³⁺浓度与辐照总剂量负相关, 与辐照剂量率正相关, 验证了掺Ce玻璃耐辐照机理: Ce³⁺吸收辐照产生的空穴从而抑制空穴色心HC1和HC2的形成, 且不引入额外的可见光波段吸收。通过对Ce³⁺宽带荧光峰进行高斯拟合, 得到了K509中Ce³⁺能级结构图。     

Cr~（3＋）离子掺杂对Al_2O_3粉末结构及发光性能影响

采用球磨法制备了不同浓度Cr_2O_3掺杂的Al_2O_3粉体,并在700℃、1200℃空气中退火2 h。1200℃退火后样品,除掺杂浓度为1.6%的样品中出现少量γ-Al_2O_3相外,其余样品相均为纯α-Al_2O_3。样品晶格常数随着Cr~（3＋）离子浓度的增加而增加。采用波长为579 nm的激发光源对佯品进行荧...     

Controllable formation of Er–Yb codoped Al2O3 films by the non-aqueous sol–gel method

1 mol%Er³⁺–10 mol%Yb³⁺ codoped Al₂O₃ thin films have been prepared on thermally oxidized SiO₂/Si(110) substrates by a dip-coating process in the non-aqueous sol–gel method from the hydrolysis of aluminum isopropoxide [Al(OC₃H₇)₃] under isopropanol environment. Addition of N,N-dimethylformamide (DMF) as a drying control chemical additive (DCCA) into the sol suppresses formation of the cracks in the Er³⁺–Yb³⁺ codoped Al₂O₃ thin films when the rare-earth ion is doped with a high doping concentration. Homogeneous, smooth and crack-free Er³⁺–Yb³⁺ codoped Al₂O₃ thin films form at the conditions by a molar ratio of 1:1 for DMF:Al(OC₃H₇)₃. A strong photoluminescence spectrum with a broadband extending from 1.400 to 1.700 µm centered at 1.533 µm is obtained for the Er³⁺–Yb³⁺ codoped Al₂O₃ thin films, which is unrelated to the addition of DMF. Controllable formation of the Er³⁺–Yb³⁺ codoped Al₂O₃ thin films may be explained by the fact that the DMF assisted the deprotonation process of Al–OH at the surfaces of gel particles, resulting in enhancement of the degree of polymerization of sols and improvement of the mechanical properties of gel thin films.     

凹凸棒土负载CeO2-La2O3复合材料制备表征及催化性能

以凹凸棒土(ATP)为载体, 以Ce(NO₃)₃·6H₂O和La(NO₃)₃·6H₂O为原料, 以C₆H₁₂N₄(HMT)为沉淀剂, 采用均相沉淀法制备了不同铈镧比的CeO₂-La₂O₃/ATP(Ce:La=9:1~3:7, 摩尔比, 下同)复合材料。用TG-DSC、 TEM、 XRD和FTIR对所制备复合材料的微观结构和形貌进行表征, 并分别考察不同铈镧比和H₂O₂添加量对酸性品红模拟废水脱色降解的影响。结果表明, 当Ce:La=5:5时, CeO₂-La₂O₃固溶体颗粒均匀分布在ATP表面, 颗粒尺寸为5~10 nm。随着铈镧摩尔比的增加, 酸性品红的降解率呈先增后减的趋势, 且当Ce:La=5:5、 H₂O₂为10 mL、 酸性品红浓度为100 mg/L时, 降解效果最好, 300 min后的最大降解率达82%。     

Sensitized luminescence and energy transfer in Ce and Eu codoped calcium magnesium chlorosilicate

Ce³⁺ and Eu²⁺ ions codoped calcium magnesium chlorosilicate [Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂] phosphors have been synthesized and characterized. Intense bluish-green light was observed under ultraviolet and blue light excitations. The diffuse reflection, excitation and emission spectra of Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂:Ce³⁺,Eu²⁺ were measured at room temperature, and enhancement of Eu²⁺ emission was confirmed. The fluorescence lifetimes of Ce³⁺ were measured, and the mechanism of nonradiative energy transfer from Ce³⁺ to Eu²⁺ is found to be electric dipole–dipole interaction. The probabilities and efficiencies of nonradiative energy transfer were also calculated, and the results indicate that the efficiency can be as high as 86% in this material system.     

调控Al2O3晶型控制MgAl2O4:Mn4+荧光粉中Mn价态研究

Mn4+激活红光荧光粉是白光半导体发光二极管(wLEDs)领域当前研究热点之一.Mn4+离子2E→4A2跃迁在铝酸盐中的最短发光波长是在MgAl2O4中实现的651nm发光,由于其结构中含有形成四面体或八面体配位的两种阳离子格位(Mg2+/Al3+),易造成所掺杂锰元素存在多种价态(+2/+4/+3等).本研究通过改变...