电荷补偿剂对CaAl_2Si_2O_8∶Eu^(3+)结构和发光性能的影响

采用高温固相法制备CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)系列红色荧光粉,研究电荷补偿剂R+对其结构和发光性能的影响。结果表明:CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)系列红色发光粉的晶体结构与CaAl2Si2O8相同,均属三斜晶系,空间群为P-1,电荷补偿的掺杂R+对基质晶体结构的影响不大,激发光谱由位于220~580 nm的一个宽激发带和一组锐线峰构成,462 nm处Eu3+的7F0-5D2激发峰的强度最强;发射光谱位于550~750 nm内呈多条锐线发射,其中594、615 nm处发射峰最强,归属于Eu3+的5D0-7F1磁偶极跃迁和5D0-7F2电偶极跃迁;CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)的发射强度均随电荷补偿剂掺杂量的增加,呈先增大后减小的趋势变化,Li+、Na+和K+的最佳掺杂摩尔比为0.04、0.03、0.03,发射强度的提高率分别为138.53%、85.44%和48.35%,Li+作为电荷补偿剂最适宜。

CaAl_2Si_2O_8∶Eu,Ce,Tb单基三元掺杂荧光材料的制备及其光谱学特征研究

采用高温固相法制备了CaAl_2Si_2O_8∶Eu,Ce,Tb单基三元掺杂的荧光材料。使用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和荧光分光光度计(PL)等测试手段对该荧光材料进行表征。采用XRD表征了样品的物相组成,测试结果表明稀土离子Eu^(2+)置换Ca^(2+)并没有引起CaAl_2Si_2O_8基质晶格结构的变化。拉曼光谱分析证实了样品中硅氧四面体和铝氧四面体的存在,表明了Eu^(2+)替代Ca^(2+)的数量与晶体形态畸变程度有关,Eu^(2+)进入基质晶格的数量影响着硅(铝)氧四面体的数量。PL测试结果表明样品在325nm光激发下,其发射峰主要表现为426nm(蓝光区)的强宽带发射峰和541nm(绿光区)的弱发射峰,其中426nm处的宽带发射峰可通过高斯拟合成三个位于393,419和474nm的拟合峰;对比分析荧光性能以及同等合成条件下样品荧光强度的不同,确定了该荧光材料在三掺Eu∶Ce∶Tb的摩尔比为1∶1∶1.5时所发射荧光最强。CIE色度图坐标显示三种掺杂比例下制备的荧光材料均发射蓝色荧光,光显色性好,色温低,是一种适合作为紫外-近紫外激发的LED用蓝色荧光材料。

Ce3+,Tb3+,Yb3+三掺杂CaAl2Si2O8下转换荧光粉的制备及其发光性能

硅基太阳能电池作为目前技术最成熟、使用最广泛的光伏器件,其光电转换效率较低主要是由于太阳光谱与硅的最大吸收光谱不匹配造成的。为了解决这个问题并提升Yb3+的近红外光发射强度,采用高温固相法制备了CaAl2Si2O8:Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+系列荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)分析仪和荧光光谱仪分析了该荧光粉样品的晶体结构、最佳掺杂浓度及发光性能。XRD分析结果表明掺杂离子Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+均占据Ca^2+格位,并且掺杂少量的稀土离子不会改变基质CaAl2Si2O8(CASO)的晶体结构。荧光光谱分析表明由于在三掺杂荧光粉CaAl2Si2O8:Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+中存在着Ce^3+→Tb^3+→Yb^3+的合作能量传递过程,因此在近紫外光的激发下,相对于其它荧光粉,该三掺杂荧光粉中Yb3+的近红外光发射强度得到明显增强,并且最佳掺杂浓度的荧光粉化学式为Ca0.655Al2Si2O8:0.07Ce^3+,0.10Tb^3+,0.06Yb^3+。该三掺杂荧光粉可以将硅基太阳能电池吸收较弱的紫外光转换为吸收较强的近红外光,从而实现光谱修饰,最终达到提高其光电转换效率的目的。

CaAl2Si2O8∶Eu荧光粉发光性能及自还原现象的研究

采用高温固相法制备了Ca(1-x)Al2Si2O8∶x Eu2+(x=0.005,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.20)和加入过量SiO_2的Ca Al2Si2O8∶0.04Eu,x SiO_2(x=0,0.05,0.100,0.200,0.300)。利用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征,利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了分析。XRD结果表明,所生成的Ca Al2Si2O8∶0.04Eu,x SiO_2样品除了因反应未完全的氧化铝杂质相外基本是纯相。Ca(1-x)Al2Si2O8∶x Eu2+样品的激发和发射光谱表明,随着掺杂浓度的增加会出现红移现象。当Eu2+的掺杂浓度为超过4mol%时,出现浓度猝灭。当在空气气氛下烧结时,样品出现现了自还原现象。当过量SiO_2的加入,Eu2+的发光强度会逐渐减弱,而Eu3+的发光强度会逐渐增强,SiO_2的过量添加可以抑制自还原现象的产生。

单一基质白光荧光粉Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)的晶胞参数变化和光谱特性

利用高温固相反应制备了Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.325,0.35,0.375,0.40,0.425)一系列试样,系统研究了Mn^(2+)取代基质中Ca^(2+)进入晶格中对其晶胞参数和光谱特性影响。Mn^(2+)以类质同相替代Ca^(2+)进入晶体晶格中,形成了连续固溶体,试样均为三斜晶系,P空间群。随着Mn^(2+)掺杂量增加,晶胞参数(a,b,c,γ)和晶胞体积V均呈线性递减,且a轴减幅最大,b轴最小,晶面夹角(α,β)呈线性递增。在357 nm激发下,获得的Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)发射光谱均有Eu^(2+)的4f→5d跃迁产生的433 nm和Mn^(2+)的~4T_1(~4G)→~6A_1(~6S)跃迁产生的567 nm两个宽带谱组成。在荧光粉Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)中,Eu^(2+)与Mn^(2+)间存在能量传递,Eu^(2+)→Mn^(2+)间能量传递的临界距离R_(Eu-Mn)=0.947 1 nm,Eu^(2+)→Mn^(2+)能量传递过程为电四极-电四极的多极矩相互作用。通过改变Mn^(2+)掺杂量,在紫外芯片的有效激发下,荧光粉的发射光颜色可从蓝光区(0.158 2,0.086 0)逐渐移至近白光区(0.295 3,0.298 9),可获得一种紫外激发适用于白光LED的单一组分白色荧光粉。

Ca_(1-x)Al_2Si_2O_8∶Eu_x表面结构与荧光强度相互关系的研究

采用固相法分别在1 150,1 250,1 350,1 450℃下制备了Ca_(1-x)Al_2Si_2O_8∶Eu_x(x=0,0.01,0.05,0.15)系列微晶材料。通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、光致发光光谱仪(PL)和X射线荧光光谱仪(XRF)研究了CaAl_2Si_2O_8表面结构与荧光强度之间的相互关系。XRD和Raman结果表明:在制备CaAl_2Si_2O_8材料的过程中,随着温度不断升高,原材料逐渐结晶形成结构较为完整的CaAl_2Si_2O_8相;并且从拉曼光谱可以清晰看出,当Eu掺杂量相同时,随着烧结温度的升高,Si—O非晶相逐渐减少,硅氧四面体逐步形成,其振动峰位置逐渐向低波数移动,但当温度过高时硅氧四面体破坏形成宽化的的非晶峰;Eu的掺杂阻碍了Al取代Si位置的过程,因此在1 620波数处振动峰先增强后减弱。这种材料表面结构的变化与Eu的掺杂密切相关,影响着材料表面Eu原子数量分布。PL和XRF结果表明:相同Eu掺杂量时,温度越高越有利于Eu原子扩散到样品表面,从而使样品的荧光强度更强。因此样品的荧光强度和样品单位表面积Eu原子数量存在正比关系。

硼置换铝对CaAl_2Si_2O_8:Eu^(2+)结构和发光特性的影响

采用高温固相法在弱还原气氛下制备Ca0.955Al2-xBxSi2O8:Eu2+(x=0～0.7)系列荧光粉,研究BⅢ置换AlⅢ对晶体结构和光谱特性的影响。BⅢ以类质同相替代CaAl2Si2O8晶格中的AlⅢ形成连续固溶体,晶胞参数a,b,c,γ和晶胞体积V呈线性递减,而晶面夹角α,β呈线性递增。荧光激发谱为225～420nm宽带激发谱,半高宽为112nm,表观峰位于352nm,随着BⅢ置换量的增加,半高宽从112nm减小到95nm。发射光谱位于370～600nm,可由423和460nm两峰拟合而成,表观峰值位于425nm,随着BⅢ置换量的增加,两拟合峰均线性蓝移,且拟合峰强度比呈线性递减。

F^-离子和Ti^(4+)离子在CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃晶化时的作用

在ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２（ＣＡＳ）系玻璃中单独引入Ｆ－离子或Ｔｉ４＋离子，以及同时引入Ｆ－离子和Ｔｉ４＋离子，通过ＤＴＡ（差热分析）、ＸＲＤ（Ｘ－射线衍射）、Ｒａｍａｎ、ＸＰＳ（光电子能谱）和ＳＥＭ（扫描电镜）方法进行了研究。结果表明在ＣＡＳ系玻璃中一部分Ｆ－离子取代非桥氧离子处于玻璃网络内部，另一部分Ｆ－离子处于玻璃网络间隙，Ｆ－离子能促使ＣＡＳ系玻璃分相，在稍高于Ｔｇ的某一温度热处理时，ＣａＦ２晶体首先从玻璃中析出；Ｔｉ４＋离子对玻璃晶化影响不大，在稍高于Ｔｇ的某一温度热处理时，加Ｔｉ４＋离子和不加Ｔｉ４＋离子的玻璃首先析出的晶相均是钙长石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）；在ＣＡＳ系玻璃中同时引入Ｆ－离和Ｔｉ４＋离子时，在稍高于Ｔｇ的某一温度热处理后首先析出的晶体是ＣａＦ２和钙长石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８），Ｆ－离子和Ｔｉ４＋离子混合使用能更好地促进ＣＡＳ系玻璃的晶化。