Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3+)黄色荧光粉的制备及XRD-Rietveld结构精修研究

采用水热-热解法制备了Ce~(3+)掺杂的Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3+)黄色荧光粉。研究发现水热-热解法的烧结温度为1200℃,比高温固相法的烧结温度降低了300℃,该荧光粉是激发峰和发射峰分别位于460nm和550nm、跃迁发射为Ce~(3+)的5d→4f的黄色荧光粉。同时通过XRD测定了Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3+)的晶体结构,并进行Rietveld结构精修。     

溶胶-凝胶法制备锰掺杂的铝酸盐荧光粉的研究

针对LED荧光转换的要求,为解决LED灯用红色荧光传统掺杂Eu~(3+)成本高的问题,本文采用溶胶凝胶法合成了Mn(Ⅳ)掺杂的铝酸盐荧光粉MAl_(12)O_(19):Mn~(4+)(M=Ba,Sr,Ca)。利用X射线粉末衍射仪、荧光分光光度仪和扫描电镜对样品的结构、荧光性能和形貌进行分析表征。结果表明:SrAl_(12)O_(19):Mn~(4+)和CaAl_(12)O_(19):Mn~(4+)的发射峰位置均在660 nm附近,红色荧光效果较好,而BaAl_(12)O_(19):Mn~(4+)的发射峰位置在625 nm附近,发生了蓝移。当Mn~(4+)掺杂浓度为5%,pH为8左右,SrAl_(12)O_(19):Mn~(4+)荧光粉荧光性能良好。实验改良了溶胶凝胶法合成方法,得到CaAl_(12)O_(19):Mn~(4+)荧光粉的结晶度随煅烧温度的升高而升高,在1 400℃条件下煅烧得到的荧光粉发射光谱强度最大,且荧光粉的发光性能优良、形貌规则、简化了传统溶胶凝胶法的制备方法,可以降低生产成本。     

Ce~(3+)掺杂铝酸盐荧光粉的制备及性能研究

本文于探究制备YAG黄色荧光粉的最佳工艺参数,从而提高白光LED的发光性能和生产效率。采用了高温固相法制备Ce~(3+)掺杂铝酸盐YAG(Y_(3-x)Al_5O_(12)∶Ce_x~(3+))黄色荧光粉样品,其中x=0.02,0.04,0.06,0.08,0.1。实验以氧化钇,氧化铈,氧化铝为原料,添加不同助熔剂(硼酸,BaF_2)制得YAG,利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),荧光光谱分析仪(PL)等测试分析了产物的物相,形貌及发光性能等。通过对激活剂浓度不同以及助熔剂不同样品的发射光谱进行比较,得出结论:在煅烧温度1 300℃,保温时间为4 h时,当激活剂的掺杂浓度为x=0.06,生成YAG质量的3%的硼酸和3%的BaF_2混合为助熔剂时,制得的YAG∶Ce~(3+)的发光性能最好,并且在主激发光为455 nm的可见光激发下,发射光谱的发射峰值为530 nm。     

燃烧法合成光谱可调SrMgAl_(10)O_(17):Eu~(2+),Mn~(2+)荧光粉及发光性能

采用低温燃烧法在600℃的马沸炉中制备了发光光谱可调的SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+),Mn~(2+)荧光粉,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱仪(PL)等测试手段对所制备荧光粉的晶体结构、形貌和发光性质进行了表征。XRD和SEM测试结果表明:通过低温燃烧法合成的SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+),Mn~(2+)荧光粉晶相单一,结晶度高; PL测试结果表明:紫外LED芯片可以有效地激发SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+), Mn~(2+)荧光粉,其发射光谱中观测到两个发射峰,分别位于460 nm和513 nm。当改变荧光粉中Eu~(2+)和Mn~(2+)的掺杂比时,荧光粉的发射光谱由蓝色转变为蓝绿色最终转变为绿色。通过计算掺杂荧光粉的能量传递效率和临界距离,我们得出SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+), Mn~(2+)荧光粉的能量传递机制是电偶极-电四极相互作用的。本文制备的SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+), Mn~(2+)可用于近紫外LED芯片激发的光谱可调白光LED用荧光粉。     

LED用BSON蓝绿粉的合成和应用研究

本文采用高温固相法合成BaSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)蓝绿色荧光粉,探索了温度和时间对荧光粉性能的影响,同时通过添加助熔剂有效提升了荧光粉性能。BaSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)荧光粉搭配YAG∶Ce~(3+)和CaAlSiN_3∶Eu~(2+)荧光粉,可以达到LED正白光段显色指数R_1~R_(15)大于90的全光谱目的。该方案解决了之前LED光源制作高显色方案中显色指数R_(12)偏低的现象,补充了白光LED缺失深蓝色的部分,对LED的推广有着重要的意义。     

微量阳离子取代对石榴石多晶铁氧体性能的影响

采用普通陶瓷工艺制备Y_(3-x)Ca_xM_xFe_(5-x)O_(12)(M为4价离子Sn~(4+)、Zr~(4+))和Y_3M_xFe_(5-x)O_(12)(M为3价离子In~(3+)、Mn~(3+))的复合钇铁石榴石多晶铁氧体材料。研究了不同微量阳离子取代对YIG多晶材料电磁性能的影响。结果表明,微量Sn~(4+)、In~(3+)、Zr~(4+)取代可降低石榴石铁氧体材料的铁磁共振线宽。通过优化取代,获得了高密度、低铁磁共振线宽、高居里温度的改性石榴石多晶铁氧体材料。     

Ce,Gd∶YAG单晶复合K_2SiF_6∶Mn~(4+)红色荧光粉的制备及其光电性质的研究

采用提拉法生长共掺Ce和Gd的钇铝石榴石单晶(Ce,Gd∶YAG),开展了白光LED用新型YAG单晶复合K_2SiF_6∶Mn~(4+)荧光粉材料的制备和光谱性能研究。检测到Ce,Gd∶YAG单晶在激发波长为460 nm处有强烈的激发带,可证实存在能量传递。发现当Y~(3+)部分被Gd3+取代后,发射峰向长波长方向移动。研究了Ce∶YAG单晶厚度的变化对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响,发现Ce,Gd∶YAG单晶制备的LED器件发光中红光成分还是不够。为了缓解白光LED用Ce,Gd∶YAG单晶仍然缺少红光的问题,采用丝网印刷法将红色荧光粉K_2SiF_6∶Mn~(4+)印刷在Ce,Gd∶YAG单晶衬底上制备白光LED。研究了不同含量的K_2SiF_6∶Mn~(4+)红色荧光粉对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响。研究发现,随着含量的增加,器件的发光由冷白光逐渐向暖白光区域移动,色温有所降低,显色指数上升。Ce,Gd∶YAG单晶复合红色荧光粉的思路可以对LED照明发暖白光有所参考。     

新型磷灰石结构Ca_8Gd_2(BO_4)(PO_4)_5O:Ce~(3+)荧光粉的合成及发光性能研究

采用高温固相法制备了磷灰石结构的Ca_8Gd_2(BO_4)(PO_4)_5O∶Ce~(3+)荧光粉。X射线粉末衍射结果表明所合成的荧光粉为磷灰石相。系统研究了其发光性质,漫反射光谱表明该样品在200～400 nm波段中存在着较宽的吸收带,通过Kubelka-Munk方程估算了Ca_8Gd_2(BO_4)(PO_4)_5O∶Ce~(3+)样品的光学带隙值大约为3.7 eV。监测波长为468 nm时,激发光谱在232 nm处存在着较强的激发峰,归因于Ce~(3+)在此处发生4f-5d的能级跃迁。在232 nm波长激发下,发射光谱的最强发射峰位于468 nm处,归因于Ce~(3+)在此处发生5d-4f的能级跃迁。当Ce~(3+)的掺杂浓度超过1.0 mol%时,发生了浓度淬灭现象。CIE色度坐标显示该样品位于蓝光区域。结果表明,Ca_8Gd_2(BO_4)(PO_4)_5O∶Ce~(3+)荧光粉为一种可被紫外光激发的新型磷灰石结构蓝色荧光粉。     

Eu_2Mo_4O_(15)∶Gd~(3+)在465nm蓝光激发下的红色发光

采用简单的沉淀法制备了白光LED用Eu_2Mo_4O_(15)∶x%Gd~(3+)(x=0,20,40,60)系列荧光粉。在465 nm蓝光激发下,该荧光粉发射强的红光,而且发射强度与Gd~(3+)的掺杂浓度密切相关。当Gd~(3+)浓度为40%时,激发效率和发光效率最大。热特性的研究表明,40%Gd~(3+)掺杂样品的热猝灭激活能约为0.55 eV。~5D_0和~5D_1到电荷迁移带(CTB)的热激发是导致发光热猝灭的主要因素。     

超高显色指数、全光谱白光LED封装技术

选取可被蓝光激发的几种重要的LED用荧光粉,研究不同搭配方案对白光LED显色指数R_a,特别是特殊显色指数R_(12)的影响规律,为实现超高显色指数、全光谱白光LED提供封装方案。采用蓝光LED芯片搭配铝酸盐黄绿粉Y_3(Al,Ga)_5O_(12):Ce~(3+)+氮化物红粉(Sr,Ca)AlSiN_3:Eu~(2+),通过调节荧光粉波段及配比,分别在色温T_c=6 000 K、4 000 K、3 000 K时研究实现超高显指的封装方案;添加氮氧化物蓝绿色荧光粉BaSi_2O_2N_2:Eu~(2+),采用蓝光LED芯片+氮氧化物蓝绿粉+铝酸盐黄绿粉+氮化物红粉的封装方案实现全光谱;对添加氮氧化物蓝绿粉对R_a和R_(12)的影响关系进行分析讨论。实验结果表明,添加氮氧化物蓝绿粉后,对白光LED的R_a和R_(12)均有较大的提升作用,并且随色温的升高,对显色指数的提升作用逐渐增强,在T_c=6 000 K、4 000 K、3 000 K时,R_(12)分别增加了22、9和2,特别是在正白色温下,显色指数R_a增幅达到6.7。     

双色荧光粉封装3014器件的光谱耦合特性及其性能

以Lu_(2.54)Y_(0.4)Al_5O_(12):0.06Ce绿色荧光粉和Sr_(0.65)Ca_(0.35)AlSiN_3:0.05Eu红色荧光粉为研究源,通过研究不同质量比的双色荧光粉封装的3014器件的发光光谱及其光效、色坐标、色温和显色指数,得出双色荧光粉封装3014器件的光谱耦合规律为:每组质量比封装的3014器件的色坐标在CIE图上的落点分布情况均可描绘出一条曲线,其与黑体辐射线有唯一的交点即为该3014器件对应的色温。封装的3014器件的显色指数均大于80,光效大于100 lm/W,满足市场需求。     

Dy~(3+),Eu~(3+)共掺杂铌酸钾铅粉体的发光性能研究

采用高温固相法制备了单掺Dy~(3+)和共掺Dy~(3+),Eu~(3+)的铌酸钾铅(Pb_2KNb_5O_(15),PKN)荧光粉。结果表明,PKN的最佳烧结温度为1 200℃,并且掺杂Dy~(3+)和Eu~(3+)造成晶格常数变小。Dy~(3+)在PKN中的最佳掺杂浓度为2.0mol%,并且利用强极化的Pb~(2+)对Dy~(3+)的强烈作用,使Dy~(3+)的最强激发峰从紫光波段移至蓝光波段,可与目前市场上商用蓝光芯片匹配。460 nm激发光能够同时激发Dy~(3+)和Eu~(3+)发光,并且当Dy~(3+)和Eu~(3+)的共掺浓度分别为2.0mol%和1.5mol%时,PKN荧光粉的色温接近暖白光的理想色温3 000 K。Dy~(3+)和Eu~(3+)共掺杂的PKN荧光粉是一种有望用于暖白光LED的候选材料。     

稀土掺杂对MnZn铁氧体显微结构和磁性能的影响

采用传统的氧化陶瓷法,以Fe_2O_3、ZnO、MnO_2为原料按照摩尔分数比52.5︰12︰35.5进行配料,在纯N2或4%氧分压烧结气氛中制备了分别掺杂Y~(3+)、La~(3+)、Ce~(3+)、Sm~(3+)、Gd~(3+)、Yb~(3+)的MnZn铁氧体。通过XRD、SEM、软磁交流测量装置等测试研究了样品的组织结构与磁性能。结果表明,在4%氧分压烧结气氛中制备的材料磁性能更好;掺入适量稀土能细化晶粒、优化显微结构,从而提高材料的磁性能。用于掺杂的几种稀土氧化物中,Ce_2O_3掺杂效果最好。掺杂0.03 wt%Ce_2O_3的烧结样品振幅磁导率由未掺杂时的2014提升至2756,增幅约为37%,矫顽力及功耗(测试条件:100 mT,100 kHz)分别由未掺杂时的21.03 A/m、597.5 kW/m~3降低至12.13 A/m、342.9kW/m~3,下降约43%。     

Mn掺杂POC材料的制备和荧光性能研究

采用固相法合成了不同浓度的Mn掺杂Pb_(17)O_8Cl_(18)(POC)发光材料,并用X-射线粉末衍射、TG-DSC及激发-发射光谱研究了所获得材料。结果表明,在430℃条件下合成的不同浓度Mn掺杂POC荧光粉均为POC单相,1at% Mn掺杂POC荧光粉的熔点在531℃。在激发光谱中观察到240 nm和270 nm的激发峰,分别属于Mn~(2+)-O~(2-)之间的电荷转移跃迁和Mn~(2+)从基态~6A_1到激发态~4E_g的跃迁。在Mn:POC的发射光谱中观测到宽的中心位于520 nm的荧光谱带,属于Mn~(2+)的~4T_(1g)→~6A_(1g)能级跃迁产生。从Mn~(2+)的绿色发射情况可以推断Mn~(2+)取代POC晶体中的Pb~(2+)格位,位于四面体晶格场。     

Y_(3-x)Bi_xFe_5O_(12)中Bi~(3+)的6p电子的作用

用Brillouin光散射的方法测量了x=0,0.4,0.54,0.9的Y_(3-x)Bi_xFe_5O_(12)单晶的自旋波谱,得到Y_(3-x)Bi_xFe_5O_(12)的有效光谱劈裂因子g_(eff)和饱和磁化强度M_s随含Bi~(3+)量x的增加而线性增加的实验结果,观察到x越大,光散射强度越大的实验现象。从Bi~(3+)离子6p电子的特性出发,解释了Bi~(3+)的加入使材料的Faraday旋转、4πM_s、g_(eff)、T_c和光散射强度增加的实验结果,得出各参量的改变量应与含Bi~(3+)量成线性关系的推论。     

一步水热法制备TeO_2∶Eu~(3+)荧光粉及其发光性能研究

通过一步水热法成功合成了(α+β)-TeO_2∶xEu~(3+)荧光粉,并研究了其发光性能。结果表明,(α+β)-TeO_2∶xEu~(3+)荧光粉的最强激发波长为464 nm,最强发射波长为614 nm。当Eu~(3+)掺杂量为6mol%时,发光性能最好,此时,其色坐标在黑体辐射线上,可发橙红色的光。因此,(α+β)-TeO_2∶xEu~(3+)荧光粉是一种用于制备暖白光LED的潜在荧光粉。     

Y_2O_3/Al_2O_3复合包覆对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2电化学性能的影响

以Y_2O_3和Al_2O_3溶胶为包覆前驱物,对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2进行了表面包覆改性。X射线衍射光谱法(XRD)测试表明,Y_2O_3/Al_2O_3包覆并未影响LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的晶体结构,仍为良好的a-NaFeO_2层状结构。扫描电子显微镜法(SEM)测试表明,氧化物在正极材料表面均匀分布。与未包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2相比,3.0~4.4 V测试电压下,Y_2O_3/Al_2O_3包覆后的容量保持率提高了约15%。CV和EIS测试表明,Y_2O_3/Al_2O_3包覆后LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的极化和电荷转移电阻明显减小,有效降低了电解液与正极材料的副反应,提高了电化学性能。     

添加物对NdFeB磁体的影响

用抑制掺杂法研究了添加物对NdFeB磁体的影响,发现诸如Cr_2O_3、Y_2O_3、V_2O_5,Al_2O_3和其它一些添加物,可改进NdFeB磁体的抗腐蚀能力和退磁曲线的方形度。某些添加物可有效地增加矫顽力。     

新型红色荧光粉Na_2SrP_2O_7:Eu~(3+)的合成及其发光性质

采用高温固相法制备了Na_2Sr_(1-x-y)P_2O_7:x Eu~(3+),y Gd~(3+)系列红色荧光粉,同时探讨了Eu~(3+)及Gd~(3+)浓度等对样品结构及发光性能的影响。结果表明:在600℃下煅烧所得样品具有与Sr2P2O7类似的结构,属斜方晶系。样品的主激发峰在394 nm左右,归属于Eu~(3+)的~7F_0→~5L_6跃迁;主发射峰位于594 nm和614nm处,分别对应Eu~(3+)的~5D_0→~7F_1磁偶极跃迁和~5D_0→~7F_2电偶极跃迁。在单掺Eu~(3+)的样品中,当其掺杂浓度x从0.02增加至0.34时,Eu~(3+)占据反演对称中心与非反演对称中心的数量之比逐渐增加,导致橙红比(I_(594)/I_(614))逐渐增大。共掺杂Gd~(3+)时,也有类似的现象。通过Gd~(3+)到Eu~(3+)的能量转移增强了Eu~(3+)的~5D_0→~7F_1跃迁发射,此发射强度在Na_2Sr_(0.4)P_2O_7:0.1Eu~(3+),0.5Gd~(3+)中达到最大。     

低色温高显色性白光LED制备及其性能的研究

通过在YAG黄色荧光粉中掺杂两种红色荧光粉进行白光LED封装测试,研究了这两种红粉对白光LED色温和显色性的影响,实验表明,调整YAG荧光粉与两种红色荧光粉的配比,能够制造出低色温、高显色性的白光LED。