Dy^(3+)/Tb^(3+)单掺硼酸盐玻璃陶瓷的高效可见荧光发射

实验采用高温熔融-退火法分别合成了Tb^(3+)掺杂和Dy^(3+)掺杂的稀土硼酸盐玻璃陶瓷材料。XRD晶相分析表明,所制备的样品为非晶态玻璃陶瓷物质;SEM形貌分析表明,样品表面十分致密,无明显的结晶状物质;光谱特性试验结果表明,在紫外激发下,Tb^(3+)和Dy^(3+)单掺在这种新型硼酸盐玻璃陶瓷中分别发出了强烈的绿色和明亮的黄白光。该类材料在可见显示器件方面具有广阔的应用前景,可用于开发新型彩色光源、荧光显示器件、紫外传感器和可调谐可见光激光器。

Dy^(3+)对Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响

采用高温熔融法制备了Dy^(3+)或Tb^(3+)单掺和Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。通过对傅里叶变换红外光谱、透射光谱、光致激发和发射光谱、 X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线的分析,研究Dy^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递关系以及Dy^(3+)对Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响。实验结果表明:Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃具有较高的密度和良好的可见区透过率,玻璃的网络结构是由[SiO_4]四面体和[AlO_4]四面体连接构成。在紫外光激发时, Dy^(3+)单掺玻璃的发光源于Dy^(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(15/2)(483 nm),~6H_(13/2)(576 nm)的跃迁发射,而Tb^(3+)单掺玻璃的发光则源于Tb^(3+)的~5D_4→~7F_6(489 nm),~7F_5(544 nm),~7F_4(586 nm)和~7F_6(623 nm)的跃迁发射。对于Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃,发射光谱则主要由Tb^(3+)的荧光发射组成。通过对不同波长紫外光激发的发射光谱分析发现, Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺闪烁玻璃中存在多种形式的能量传递。在以Dy^(3+)的特征激发452 nm为激发波长时, Tb^(3+)单掺玻璃的发光很弱。但随着Dy^(3+)的引入,通过~4F_(9/2)(Dy^(3+))→~5D_4(Tb^(3+))的能量传递, Tb^(3+)发光得到敏化增强。Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的发光强度随着Dy_2O_3含量的增多而增强, Dy_2O_3含量为1 mol%时达到最大,更高Dy_2O_3含量的样品由于Dy^(3+)的浓度猝灭,减少了向Tb^(3+)的能量传递,发光强度减弱。当激发波长减小到350 nm时, Dy^(3+)和Tb^(3+)均被激发到更高的能级~6P_(7/2)(Dy^(3+))和~5L_9(Tb^(3+)),此时除了~4F_(9/2)(Dy^(3+))→~5D_4(Tb^(3+))的能量传递外,还出现了~5D_4(Tb^(3+))→~4F_(9/2)(Dy^(3+))的能量回传。Dy^(3+)掺杂浓度较低时, Dy^(3+)→Tb^(3+)能量传递作用较强, Tb^(3+)发光得到敏化增强。随着Dy_2O_3含量的增多, Tb^(3+)→Dy^(3+)能量传递作用增强。当Dy_2O_3含量超过0.4 mol%时, Tb^(3+)→Dy^(3+)能量传递强于Dy^(3+)→Tb^(3+)能量传递,减少了Tb^(3+)的辐射跃迁发光,因此Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的发光强度开始减弱。由于Gd^(3+)向Dy^(3+)或Tb^(3+)均可进行有效的能量传递,因此在以Gd^(3+)的特征激发274 nm为激发光时, Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃中出现了Dy^(3+)和Tb^(3+)对Gd^(3+)传递能量的竞争。随着Dy_2O_3含量的增多, Tb^(3+)所获得的能量不断减少,同时伴随着Tb^(3+)→Dy^(3+)能量回传和Dy^(3+)之间的无辐射交叉弛豫作用, Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的发光强度不断减弱。对Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺闪烁玻璃中Tb^(3+)的~5D_4→~7F_5荧光衰减曲线分析还发现,随着Dy_2O_3含量的增多, Tb^(3+)的荧光寿命从2.24 ms缩短到1.15 ms,曲线从单指数形式变为双指数形式,进一步证明玻璃中存在~5D_4(Tb^(3+))→~4F_(9/2)(Dy^(3+))的能量回传。X射线激发发射光谱显示, Dy^(3+)的引入对Tb^(3+)激活闪烁玻璃的辐射发光具有很强的负面影响,而这种负面影响不足以通过Dy^(3+)→Tb^(3+)能量传递来弥补,因此Dy^(3+)/Tb^(3+)共掺玻璃的辐射发光强度随着Dy_2O_3含量的增多而不断减弱。由此可见,在Tb^(3+)激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃中,不宜将Dy^(3+)作为敏化剂,用于增强Tb^(3+)的发光。

Tb^(3+)/Dy^(3+)共掺杂磁光玻璃的制备及性能研究

为增加磁光玻璃中稀土氧化物的含量,进一步提高Verdet常数,选择Ga2O3-B2O3-SiO2(GBS)系统,采用熔融淬冷法,制备了高稀土氧化物含量的Tb3+/Dy3+共掺杂磁光玻璃,并研究了玻璃的形成能力及物理化学性质。结果表明:Tb3+/Dy3+共掺杂GBS玻璃的稀土含量高达45%(摩尔分数,下同),高于单掺杂Tb3+时的35%,其Verdet常数也由104.76rad/(T·m)提高至119.31rad/(T·m)。这证明了稀土氧化物玻璃的顺磁性不仅与单位体积内有效磁子的数量有关,而且与磁矩有关;GBS玻璃的热稳定性随着稀土氧化物掺量的增加,呈现先提高后降低的趋势。

LnAlO_3中Ce^(3+),Tb^(3+),Dy^(3+)的发光及Ce-Tb,Ce-Dy的敏化发光(Ln=La,Gd,Y)

本文采用BaF_2作为助熔剂和抑制剂经固相反应合成了一系列以LnAlO_3(Ln=La,Gd,Y)为基质的磷光体,系统地研究了LnAlO_3中Ce^(3+),Tb^(3+),Dy^(3+)的发光及Ce-Tb,Ce-Dy的敏化发光,发现随Ln的不同,LnAlO_3作为基质对激活剂的发光性质的影响也不同,本文得到一些规律性结果,并作了讨论。

颜色可调Ca_(2)LaTaO_(6)∶Dy^(3+),Tb^(3+)荧光粉的制备、发光性能及能量传递

本文利用高温固相反应法制备了高效黄绿色多色发光荧光粉Ca_(2)LaTaO_(6)∶Dy^(3+),Tb^(3+),其主要窄发射带来自Tb^(3+)的547 nm处,并且由于Dy^(3+)的敏化作用而在250~400 nm区域具有宽激发带,将Dy^(3+)和Tb^(3+)共掺到Ca_(2)LaTaO_(6)(CLTO)基质中,构建能量传递体系。通过激发/发射光谱及寿命衰减曲线测试证实了Dy^(3+)到Tb^(3+)的能量传递过程。Dy^(3+)→Tb^(3+)的能量传递以偶极-四极相互作用为主,能量传递效率可达80%甚至更高。基于该能量传递过程,在Dy^(3+)的特征激发下,通过改变Dy^(3+)和Tb^(3+)的相对掺杂浓度,可以使发光颜色由黄色渐变为绿色,说明发光颜色可调的多色发光荧光粉Ca_(2)LaTaO_(6)∶Dy^(3+),Tb^(3+)在荧光粉转换的白光LED中具有潜在的应用前景。

CaWO_4∶Eu^(3+),M^(3+)(M=Tb,Sm,Bi,Dy)的水热合成及发光性能研究

利用水热合成法制备CaWO4∶Eu3+以及CaWO4∶Eu3+,M3+(M=Tb,Sm,Bi,Dy)系列钨酸盐基荧光粉,利用XRD表征产物CaWO4∶Eu3+(5%)的晶体结构,结果表明其结构和CaWO4的标准物相结构相似,为四方晶系结构;研究了CaWO4∶Eu3+的发光性能以及第二掺杂离子M3+(M=Tb,Sm,Bi,Dy)对荧光粉发光性能的影响,结果表明,在273 nm紫外光激发下,掺入Tb3+和Sm3+离子对CaWO4基质发光强度没有明显影响,但能增强荧光粉中Eu3+离子617 nm处的红光发射强度;掺入Bi3+和Dy3+离子能明显降低CaWO4基质的发光强度,同时能增强荧光粉中Eu3+离子617 nm处的红光发射强度。

Dy3+/Tb3+双掺含SrWO4晶相玻璃陶瓷的合成与能量传递

采用熔融晶化法成功制备了Dy^3+/Tb^3+双掺含SrWO4晶相玻璃陶瓷,并对其光学性能进行研究。利用差示扫描量热分析仪(DSC)确定了热处理温度,利用X射线衍射(XRD)确定了玻璃基质中有SrWO4晶粒析出,并结合透过率曲线确定最佳析晶温度和时间为710℃保温1.5 h。探讨了当Dy2O3的浓度为0.8%(n/n)时,Tb4O7浓度对玻璃陶瓷样品发光性能的影响,在Dy^3+/Tb^3+双掺玻璃陶瓷的发射光谱中表明:在350 nm激发下,544 nm处存在明显的发射峰。随着Tb4O7浓度增加,能量传递效率逐渐增加。当Tb4O7浓度达到1.9%(n/n)时,绿光发射强度达到最大值。结合Dexter能量传递理论和荧光衰减曲线,确定了Dy^3+到Tb^3+存在能量传递。

0-水热合成Sr^_(2)LaF_(7):RE^(3+)(RE=Ce,Tb,Dy,Ce-Tb,Ce-Dy)荧光材料

采用水热合成法在没有添加剂的情况下成功合成了Sr^_(2)LaF_(7):RE^(3+)(RE=Ce,Tb,Dy,Ce-Tb,Ce-Dy)下转换荧光粉。采用X射线衍射(XRD)表征了样品的晶体结构,用扫描电子显微镜(SEM)表征了样品的形貌特征,获得了形态不规则的纳米级Sr^_(2)LaF_(7)晶体。为进一步研究其下转换发光,采用傅里叶F-7000分光光度计得到样品的发射光谱和激发光谱。用光谱详细地证明了Sr^_(2)LaF_(7)中Ce^(3+)-Tb^(3+)、Ce^(3+)-Dy^(3+)之间的能量转移。找到了Ce^(3+)的最佳浓度,调节了Tb^(3+)掺杂的浓度,因为能量转移的作用,得到的发光颜色发生了由蓝到绿的变化。综上所述,获得了不同发射颜色的发光材料,这些材料有望在未来的固态发光显示领域得到应用。

稀土离子(Ce^(3+)/Ce^(4+),Dy3^(+))对掺Tb^(3+)硅酸盐闪烁玻璃发光性能的影响

采用高温熔融法制备了掺Tb3+硅酸盐闪烁玻璃,并加入多种具有敏化功能的稀土离子(Ce3+/Ce4+,Dy3+),通过测量样品的激发光谱和发射光谱研究各种稀土离子对Tb3+发光性能的影响.结果表明:Tb3+掺杂浓度过高时会出现浓度淬灭现象,Tb3+质量分数为10%的样品发光强度最大.空气气氛下熔制的玻璃中同时含有Ce3+和Ce4+,由于Ce4+离子与Tb3+离子存在对能量的竞争吸收,使Tb3+的发光强度减弱.加入适量的Dy3+离子可以敏化Tb3+离子的发光.

六氟磷酸镝、铽二苯亚砜配合体系的光致发光

本文合成了六氟磷酸镝、铽二苯亚砜DyxTb1-x(DPhSO)7(PF6)3(x=0.05～1.00)一系列混合稀土固体配合物,室温测定荧光.结果表明,在Dy3+-Tb3+混合配合体系中,Tb3+与Dy3+离子荧光强度起到相互猝灭作用.同时用红外,X-射线衍射对部分配合物进行表征.