Y_2O_3纳米晶体中Ln^(3+)(Ln=Tb,Tm,Eu)发光浓度猝灭及能量传递的研究

采用燃烧法制备了不同Ln3+(Ln=Tb,Tm,Eu)掺杂浓度和不同粒径的Y2O3∶Ln纳米晶体粉末样品,并通过高温退火获得了相应掺杂浓度的体材料样品。测量了纳米和体材料样品的发射光谱、XRD谱并拍摄了不同粒径样品的TEM照片。研究了纳米Y2O3∶Ln晶体粉末中发光中心的浓度猝灭现象和不同发光中心之间的能量传递行为。研究发现,在Y2O3纳米晶体粉末中,Tb3:5D4→7F5和Eu3+:5D0→7F2发光的浓度猝灭与体材料中相似,而Tb3+:5D3→7F5和Tm3+:1D2→3H4发光的猝灭浓度明显高于体材料。这是因为纳米微晶的界面会阻止能量传递的进行,产生较强的尺寸限制效应,抑制发光材料中发光中心之间能量传递的进行,但不同类型的能量传递对粒径尺寸变化的依赖关系不同。尺寸限制效应对长程相互作用类型的能量传递(如电偶极-电偶极相互作用)的抑制作用明显,对短程相互作用类型的能量传递(如交换相互作用)的影响较小。

Eu^3＋或Tb^3＋掺杂Y2O3纳米材料紫外激发光谱

采用燃烧法制备了不同Ln3+(Ln=Eu或Tb)掺杂浓度和不同平均粒径的Y2O3∶Ln纳米晶体粉末和体材料样品。研究发现随着粒径的减小,Y2O3∶Eu电荷迁移带的位置发生红移;并且,由于存在于近表面低结晶度环境中的Eu3+数量的增加,小粒径样品(5nm)的电荷迁移带还向长波方向发生了明显的展宽。实验中还观察到Y2O3∶Tb纳米晶激发谱中4f5d(4f8→4f75d1)跃迁吸收对应激发峰(带)的谱线形状随样品粒径变化存在较大的差异,这是由于Tb3+存在于近表面的低结晶度和颗粒内部的高结晶度两种不同环境中,Tb3+的4f5d跃迁在两种环境中对应的吸收峰位置不同,当样品粒径发生变化时Tb3+处于两种环境中的比例随之变化,造成相应吸收跃迁对应的激发峰(带)强度发生变化,并改变了激发谱的谱线形状。实验中还发现,随着Tb3+(或Eu3+)浓度的减小,Y2O3基质激子跃迁吸收的激发峰对比4f5d跃迁(或电荷迁移带)激发峰的相对强度随之增强。

掺杂离子对白色长余辉发光材料Y_2O_2S：Tb^3＋,Eu^3＋,M^2＋(M=Mg,Ca,Sr,Ba),Zr^4＋性能的影响

采用高温固相法制备了白色长余辉发光材料Y2O2S∶Tb3+,Eu3+,M2+(M=Mg,Ca,Sr,Ba),Zr4+,利用X晶体衍射、发光光谱、余辉曲线和热释光曲线等对制备的材料进行表征。结果表明:掺杂离子没有改变样品晶体结构和发射峰的位置,但对其发光强度、余辉时间及陷阱深度有较大的影响。在263 nm紫外光的激发下,469 nm和626 nm的发射分别对应于Eu3+的5D2→7F0、5D0→7F2跃迁,544 nm的发射对应于Tb3+的5D4→7F5跃迁,主要通过它们的混合产生白光。掺杂不同二价离子样品的余辉性能按Mg2+、Sr2+、Ca2+、Ba2+的顺序递减,其中掺杂Mg2+的样品,色度坐标为(0.29,0.32),陷阱深度为1.17 eV,余辉时间长达320 s(≥1 mcd/m2),表现出最佳的发光性能。

Eu/Tb共掺杂Y_2O_3荧光粉的发光性质研究（英文）

稀土掺杂荧光粉在固态照明中有良好的应用前景。这里用固相法合成了Y_2O_3:Eu^(3+),Tb^(3+)荧光粉,粉的相结构用X射线衍射仪进行了表征,发现合成了纯相Y_2O_3,掺杂的稀土离子未对基质结构产生影响。稀土离子单掺杂的Y_2O_3荧光粉在各自特征领域表现出良好的发光性质,Y_2O_3:Tb^(3+)发射出亮绿光,而Y_2O_3:Eu^(3+)发射出亮红光颜色。调控它们的浓度,可以在Y_2O_3:0.2%Eu^(3+),2%Tb^(3+)处实现白光,详细分析了它们的发光光谱,计算了它们的色坐标,对应的CIE色坐标分别标记在色坐标图中。

Y_2O_3双掺杂Eu^(3+),Tb^(3+)的光谱性能及能量传递过程

采用溶胶凝胶法制备不同配比的Y2O3:Eu3+、Y2O3:Tb3+和Y2O3:Eu3+,Tb3+荧光粉。并通过XRD、SEM和激发、发射光谱对其结构和发光性能进行了研究,用能级图解释了激活剂之间的能量传递关系。结果表明,材料结晶良好,粒度分别为20、31nm和17nm左右,样品形貌类似片状结构。(Y110Eu)2kO3和(Y110Tb)2kO3配比时相对发光强度最高。而共掺杂时,存在着强烈的Eu3+向Tb3+的能量转移,导致红色发光强度的降低而敏化了绿光和蓝光的发射。分析可知,除了激活剂的含量对发光性能有强烈的影响之外,不同的激发波长对体系混合光的形成有很大的影响。当在305nm的激发波长下,可以得到红绿蓝混合光,实现了通过一种荧光粉的激发,发射出近白色的光。为改变灯用三基色荧光粉的组成并降低成本奠定了有利的实验基础。

Synthesis and Characterization of Eu⁺⁺⁺Doped Y₂O₃(Red Phosphor) and Tb⁺⁺⁺Doped Y₂O₃(Green Phosphor) by Hydrothermal Processes

Eu+++ and Tb+++ doped Y2O3 nanoparticles have been synthesized by hydrothermal process using yttrium oxo-isopropoxide Y5O(OPri)13 as precursor (OPri = isopropxy). X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), nanoparticle size analyzer and photoluminescence (PL) spectroscopy have been used to characterize these powders. The as synthesized powders gave very sharp peak in the X-ray diffraction suggesting crystalline particles with average particle size between 28 - 51 nm for Eu+++ doped Y2O3 nanoparticles and 43 - 51 nm for Tb+++ doped Y2O3 nanoparticles annealed at 300℃ for 3 h, 4 h and 5 h, which could be unique in comparison to other reports. Transmission electron micrograph investigation of the particles shows single dispersed particles along with agglomerates. The ratio of intensities of transitions in the europium and terbium emission spectrum have been used as structural probe to indicate the local environment around Eu+++ and Tb+++ in the Y2O3 particles.