α-sialon荧光粉的研究进展

氮氧化物发光材料是一种新型的无机发光材料,因其在固态照明方面和显示方面的潜在应用备注瞩目。α-sialon荧光粉是一种新型的氮氧化物发光材料,表现出优异的低热猝灭性、较高的量子效率等。本文首先简要概述了α-sialon的晶体结构,重点分析了影响稀土掺杂的α-sialon荧光粉的发光性能因素,综述了α-sialon荧光粉的制备方法,展望了α-sialon荧光粉未来研究发展方向。

NaYSiO_(4)∶Ce^(3+)蓝色荧光粉的发光性质及其在白光发光二极管上的应用

采用高温固相法合成了NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)(0.01≤x≤0.05)系列蓝色荧光粉。NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)荧光粉在250~360 nm之间的宽带吸收能与紫外LED芯片很好地匹配。NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)荧光粉中存在多个Ce^(3+)离子荧光中心,且在紫外光激发下表现出峰值波长位于414 nm附近的宽带蓝光发射。NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)荧光粉在300~350 nm紫外光激发下量子效率在25%以上。NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)荧光粉表现出优良的化学稳定性,在水中浸泡14 d后荧光强度和量子效率几乎不变。将NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)蓝色荧光粉、商用(Sr,Ba)_2SiO_(4)∶Eu^(2+)绿色荧光粉和商用(Ca,Sr)AlSiN_(3)∶Eu^(2+)红色荧光粉涂覆于310 nm紫外LED芯片上制备得到了显色指数高达95的LED器件。当驱动电流从50 mA逐渐增大到300 mA时,制备的LED器件表现出稳定的暖白光发射,其色坐标几乎不变。上述结果说明,本研究报道的NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)蓝色荧光粉在紫外LED芯片驱动的白光发光二极管照明上有着潜在应用价值。

Zn_(3)(VO_(4))_(2):xDy^(3+)黄色荧光粉的制备与性能

以氧化锌和五氧化二钒为原料,氧化镝为掺杂离子,利用高温固相法合成了一系列的掺杂稀土镝的钒酸锌黄色荧光粉。对其光学性能进行了研究,结果表明,所制备的粉体都保持了矾酸锌的结构,并且荧光粉的发射光是VO_(4)^(3+)基团和Dy所致。当激发波长为350 nm时,其发射峰是位于510~595 nm的宽带状光谱,主峰位于563 nm处。研究了合成温度和Dy掺杂浓度对发光性能的影响,结果表明,当合成温度为800℃和Dy掺杂摩尔分数为6%时,Dy^(3+)能很好地进入到矾酸锌的晶格中,减小了荧光材料光学带隙,增强了光的吸收性能。暗室环境下封装后的荧光粉LED芯片具有良好的黄色发光性能。

红色荧光粉CaAlSiN_(3)∶Eu^(2+)的结构精修和性能

运用高温固相法合成系列掺铕(Eu)的氮化物荧光粉Ca1-xAlSiN_(3)∶xEu^(2+),对所得到的最佳样品Ca_(0.99)AlSiN_(3)∶0.01Eu^(2+)进行系列表征和结构精修.结果表明,样品Ca_(0.99)AlSiN_(3)∶0.01Eu^(2+)的晶粒尺寸为10μm左右,各元素分布均匀,其精修图与实测XRD谱图基本吻合,属于正交晶系结构.该样品的色坐标为(0.645 1, 0.354 5),落在红光区域,色纯度高达100%,相关色温为2 449 K,属于低色温.该荧光粉在298~473 K范围内表现出良好的热稳定性,活化能为0.26 eV,具有广阔的市场前景.

β-SiAlON∶Eu^(2+)蓝色荧光粉的合成及光谱性能

以Si,SiO2,AlN和Eu2O3为原料,采用金属热还原法合成了β-SiAlON:Eu2+蓝色荧光粉.利用X射线衍射分析研究了煅烧温度对β-SiAlON:Eu2+组成的影响;通过荧光分光光度计分析了荧光光谱特性.实验结果表明,β-SiAlON:Eu2+发光材料的激发光谱在290和325nm处存在2条宽带,发射光谱位于～485nm处,半峰宽为75nm,来自Eu2+的5d-4f跃迁,激活剂临界浓度为8%(摩尔分数).机理分析表明,Eu2+-Eu2+之间出现能量传递,能量传递的临界距离为1.44nm;Eu2+占据β-SiAlON晶体中[001]方向管状通道中的空位.

共掺La^(3+)和过量Sr^(2+)对荧光粉Sr_(1.96)Eu_(0.04)SiO_4发光性质的影响

采用高温固相法制备了荧光粉Sr_(1.96-x)Eu_(0.04)SiO_(4)∶xLa^(3+)(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05)和Sr_(1.94+y)Eu_(0.04)La_(0.02)SiO_(4)∶ySr^(2+)(y=0、0.05、0.10、0.20、0.30).使用X射线粉末衍射仪、荧光分光光度计表征了荧光粉的物质结构和发光性质.结果表明:荧光粉的XRD均与Sr_(2)SiO_(4)标准卡片PDF 39-1256对应,没有杂质相产生.荧光粉Sr_(1.96)Eu_(0.04)SiO_(4)中掺入La^(3+)能增强其发光强度,且发射峰的位置不变.当La^(3+)掺杂量为2%(摩尔分数)时,荧光粉Sr_(1.94)Eu_(0.04)La_(0.02)SiO_(4)的发光强度最强.在Sr_(1.94)Eu_(0.04)La_(0.02)SiO_(4)中掺入一系列过量浓度Sr^(2+),能增强其发光强度,且不改变发射峰的位置和形状.当Sr^(2+)过量10%时,荧光粉的发光强度最强.荧光粉的宽带发射光谱可以拟合为2个独立的发射峰,对应Eu^(2+)的4f~65d~1→4f~7跃迁,2个发射峰的强度随着通气量的增大有规律变化,使得荧光粉的发光颜色从绿光区过渡到黄光区.

BaCaLa_(8)(SiO_(4))_(6)O_(2)∶Eu^(3+)荧光粉的发光性能和光温传感特性研究

合成了BaCaLa_(8)(SiO_(4))_(6)O_(2)∶Eu^(3+)荧光粉,根据其光致发光激发光谱和发射光谱研究光致发光性能。BaCaLa_(8)(SiO_(4))_(6)O_(2)晶格中,Eu^(3+)离子可能占据两种格位,能够被近紫外光或蓝光有效激发。392 nm近紫外光激发下,制备荧光粉呈现红光发射,峰值波长位于612 nm,表明其在固态照明领域具有应用价值。测试了最佳掺杂浓度下荧光粉的热性能。423 K时样品发光强度为298 K下的62.0%,呈现出对温度敏感特性,相对温度传感灵敏度最大值为1.163%K^(-1),揭示了其在光学温度传感领域的应用潜力。

Ca-Si-Al-O玻璃合成Ca-α-SiAlON:Eu荧光粉及其发光性能研究

以Ca-Si-Al-O玻璃为主要原料,通过添加Eu_2O_3,采用碳热还原氮化法合成出Ca-α-Si Al ON∶Eu荧光粉体。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计等手段,对合成Ca-α-Si Al ON∶Eu的物相组成、显微结构及发光性能进行表征。结果表明:(1)以Ca O,Al_2O_3,Si O_2为原料,合成的Ca-SiAl-O非晶玻璃具有Si O4四面体与Al O4四面体相互连接的架状结构;(2)以Ca-Si-Al-O玻璃为主要原料,通过添加Eu_2O_3,在1450℃碳热还原氮化合成出呈棱柱状形貌的Ca-α-Si Al ON粉体,其中Eu离子在Ca-α-Si Al ON中实现了良好的固溶;(3)合成的Ca-α-Si Al ON∶Eu在紫外-可见光部分具有较强的吸收,在420 nm的激发下,发射光谱的峰值波长为~570 nm,实现了黄绿光发射,归属于Eu^(2+)的4f^65d-4f^7跃迁。

在发光二极管背光源上极具应用前景的Beta-sialon(Si_(6-z)Al_zO_zN_(8-z))∶Eu^(2+)窄带绿色荧光粉（英文）

基于氮化镓的白光发光二极管(LED)是目前一项崭新的背光源技术,广泛应用于宽色域、高光效的液晶显示屏。在此项技术中,作为关键材料的荧光粉决定着背光单元的色域范围、发光效率和可靠性,因而要求它应具合适的发射波长和窄带发射。β-sialon∶Eu^(2+)(sialon:silicon aluminum oxynitride(赛龙))就是一款非常适合背光应用的绿色荧光粉,这得益于其位于525~545 nm发射峰和只有55 nm狭窄的峰宽。此文回顾和综述了β-sialon∶Eu^(2+)的合成方法、光谱特性、电子结构、晶体结构、可靠性和它的具体应用。计算模拟和实验测试结果表明,Eu^(2+)位于沿c轴方向的大孔道之中,并与6个最紧邻的(O,N)原子等距离配位。因而,Eu^(2+)的狭窄发射峰源自于Eu^(2+)局域结构的高度对称性。β-sialon∶Eu^(2+)的发射波长和带宽都能通过组成裁剪,即z值,进行调控;低z值组成能够实现更短波长发射和更窄带宽。与传统的基于钇铝石榴石(YAG)荧光粉的背光源相比,β-sialon∶Eu^(2+)再搭配红色荧光粉制备的背光源具有更宽的色域,色域范围可提高15%以上。其优异的发光性能和高可靠性使得β-sialon∶Eu^(2+)成为应用于先进显示屏的极其重要的绿色发光材料。

高压水蒸气对β-Li_(2)TiO_(3:)Eu^(3+)荧光粉的全谱发光性能影响

采用水热法制备荧光粉前驱体后通过高温煅烧的方法,合成了由电偶极跃迁主导的高色纯度的β-Li_(2)TiO_(3):Eu^(3+)红色荧光粉.设计了适用于DHT11的拓扑电路,对荧光粉体湿度和温度进行测试.研究发现,高压腔体中加水量为5 mL,β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)的相对湿度可达81%RH.在波长为396 nm的近紫外光激发下,β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)发射由电偶极跃迁主导的613 nm的红光,荧光寿命为773.36μs,高压水蒸气处理对β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)的电偶极跃迁发射峰和磁偶极跃迁发射峰位置没有变化,但发射峰强度增强并且荧光寿命降至386.81μs.高压水蒸气高压处理后的荧光粉色坐标x=0.47,y=0.51,色温为3300 K,红光色纯度为96.6%,比高压处理前显示出更优异的显色性能.高压水蒸气处理后的β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)电偶极跃迁谱线强度参数Ω_(2)增加至4.21×10^(-19)cm^(2),^(5)D_(0)→^(7)F_(2)跃迁的荧光分支比β2也增加至96.9%,而量子效率η减小至57%,证实了湿度对荧光粉的发光效率具有极大的影响.

基于光学薄膜技术的蓝青色荧光粉发光特性调控研究

LED光源的显色性是其关键性能参数之一,用于表征光源对物体颜色的显现能力。目前,主流白光LED存在青色间隙问题,导致LED光源在光谱分布上存在不连续性和颜色缺失等问题,严重影响了LED的显色性和照明质量。针对上述问题,文章采用光学薄膜技术对荧光粉的发射光谱进行了反演模拟,基于光学薄膜对光能透过率的调控原理,将光学薄膜的峰值波长进行了红移处理,实现了对发射光峰值波长的调控,对全光谱白光LED青色间隙测的补偿具有极为重要的现实意义。

荧光粉配比和激发波长对高品质白光LED的影响

随着人们对照明光源品质要求的不断提高,单一的指标参数已不能完全满足对LED的评价。本文研究了荧光粉配比和激发波长对白光LED的显色指数、光谱功率分布的蓝光危害占比指数、光谱连续度和光效等参数的影响。研究发现,合适的荧光粉种类和配比可以降低荧光粉之间的二次吸收、减少能量损失、光线衰减以及光谱的畸变,实现白光LED品质的提升。此外,不同波长蓝光LED激发荧光粉的优势各不相同,通过组合使用,可提高白光LED的显色指数、光谱连续度,降低光谱功率分布的蓝光危害占比指数。本文采用普通商用450 nm和460 nm的蓝光LED芯片激发优化后的荧光粉,显著提高了白光LED的品质,其显色指数、光谱功率分布的蓝光危害占比指数、光谱连续度和光效分别为97.4、26.3%、93.6%和98.75 lm/W。本研究为高品质白光LED的制备提供了完备的参考依据,有利于推动高品质白光LED的普及。

高热稳定性近红外荧光粉BaY_(2)Al_(2)Ga_(2)SiO_(12):Cr^(3+)的合成及发光性质

近年来,近红外荧光粉转换发光二极管(NIR pc-LED)在夜视、生物成像和无损检测等领域引起了广泛关注。然而,获得兼具高量子效率和优异热稳定性的近红外荧光粉仍然是一个巨大挑战。本文利用高温固相法合成了一种新型近红外荧光粉BaY_(2)Al_(2)Ga_(2)SiO_(12):Cr^(3+)(BYAGSO:Cr^(3+)),并系统研究了材料的结构和发光性质。在440 nm蓝光激发下,BYAGSO:Cr^(3+)荧光粉的发射光谱在650~850 nm范围内呈现锐线和宽带的混合发射,源于Cr^(3+):^(2)E→^(4)A_(2)自旋禁戒跃迁和^(4)T_(2)→^(4)A_(2)自旋允许跃迁发射。该近红外发光表现出可观的量子效率和良好的热稳定性,最优化样品的外量子效率可达30.3%,在200℃时样品的发光强度可保持其在室温时强度的99%。通过将BYAGSO:Cr^(3+)荧光粉与450 nm蓝光LED芯片结合,我们封装了一个NIR pc‐LED器件。该器件在300m A驱动电流下,输出功率为70.83 mW;在20m A驱动电流下,光电转换效率为11.20%。研究结果表明,BY-AGSO:Cr^(3+)在NIR pc-LED领域具有良好的应用前景。

多格位阳离子共掺提升LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)近红外荧光粉的光吸收

采用高温固相法制备Na^(+)、In^(3+)、Ge^(4+)单掺或共掺杂的LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)荧光粉,通过漫反射光谱、光致激发和发射光谱、量子效率测试等手段对其光吸收及光致发光性能进行了研究。实验结果表明,Na^(+)、In^(3+)、Ge^(4+)等离子单独掺杂均可提升LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)荧光粉对460 nm蓝光的吸收,而多格位阳离子共掺可进一步增强光吸收能力,吸收效率可从最初的50.5%提升至60.9%。多格位离子单掺或共掺引起Cr^(3+)占据八面体结构畸变程度增加,从而导致光吸收增强。优化荧光体系LiSc_(0.4)In_(0.6)Si_(1.6)Ge_(0.4)O_(6)∶Cr^(3+)的近红外发射峰波长为860 nm,半高宽为160 nm,内、外量子效率分别为72.5%和41.8%,封装制成的荧光转换型LED器件在100 mA驱动电流下近红外光输出功率为63.1 mW,近红外电光转换效率为22.3%,表现出较好的近红外发光综合性能。本研究工作为增强Cr^(3+)激活近红外荧光粉的光吸收提供了一种有效手段。

用于激光照明的荧光粉@SiO_(2)气凝胶复合发光材料的制备与发光性能研究

通过溶胶-凝胶法成功制备了Tb_(3)Al_(5)O_(12)(TAG)荧光粉。热分析数据证实,增加H_(3)BO_(3)摩尔比会导致最终相的转变温度降低。同时,通过扫描电镜观察到,H_(3)BO_(3)摩尔比的提高会导致荧光粉颗粒尺寸增大。在激发波长为275 nm的条件下,发射光谱在480~650 nm范围内出现了由Tb^(3+)的5d→4f跃迁产生的多个发射峰。然后通过物理掺杂和超临界干燥工艺成功制备了荧光粉@SiO_(2)气凝胶复合发光材料。与荧光粉相比,荧光粉@SiO_(2)气凝胶复合发光材料的内量子产率显著增加,可达63.64%。采用波长为355 nm的激光源激发荧光粉@SiO_(2)气凝胶复合发光材料,可实现长距离无导线方式发光,并具有良好均匀性。以上结果证明了荧光粉@SiO_(2)气凝胶复合发光材料在激光应急照明领域具有潜在的应用前景。

高热稳定CaGdAlO_(4)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的上转换发光及其温度传感性能

获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一,本工作通过高温固相法制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺CaGdAlO_(4)∶Er_(x),Yb_(0.10)(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉,尺寸大小分布在0.6~4.2μm。在980 nm激光激发下,该荧光粉在500~700 nm发射谱由两个发射带组成,528和550 nm处两个较强的绿光发射带,归属于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁,663 nm处较弱的红光发射带,归属于Er^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁。上转换发光强度最大组分为CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)。300~573 K变温发射谱表明,基于荧光强度比FIR_(528/550)参数,温度传感绝对灵敏度S_(A)从44.4×10^(-4) K^(-1)(@300 K)先增大到52.0×10^(-4) K^(-1)(@445 K)随后减小到49.0×10^(-4) K^(-1)(@573 K)。相对灵敏度S_(R)则从0.95×10^(-2) K^(-1)(@300 K)单调减小到0.27×10^(-2) K^(-1)(@573 K)。冷热循环实验表明该材料的热重复性优于98%。结果表明,CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)荧光粉在光学温度传感领域具有潜在的应用前景。

亚微米尺寸K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)红色荧光粉的沉淀法合成及其发光性能

亚微米尺寸K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)荧光粉被认为是Micro-LED显示领域的变革性技术,但是小粒径K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)荧光粉的合成技术不成熟,难以实现亚微米尺度下的高效发光。因此,本文报道了一种亚微米级K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)荧光粉的沉淀合成新方法。经荧光光谱分析,该荧光粉在450 nm蓝光激发下展现出典型的Mn^(4+)红色发光,其内量子效率高达94.9%。经扫描电子显微镜(SEM)观察,合成的荧光粉粒径分布在150~450 nm范围。该荧光粉具备良好的热猝灭性能,在443 K可保持室温发光强度的102%。将绿色荧光粉β-sialon∶Eu^(2+)和K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)混合涂覆在蓝光芯片上制成白光LED,其色域覆盖范围达到133%NTSC,在驱动电流从10 mA增加到120 mA的情况下,色温波动~10%、显色指数波动~2%,总体性能保持稳定。本文将为亚微米尺寸K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)荧光粉的合成提供新的方法,以促进Micro-LED显示技术的进一步发展。

Eu^(2+)掺杂的Ca-α-SiAlON和Mg-α-SiAlON荧光粉的光学性质和电子结构

α-SiAlON是一种典型的新型硅氮氧荧光体基底材料。通过高温固相反应法合成了化学式为M0.75Eu0.05Si9.6Al2.4O0.8N15.2(M=Ca,Mg)的黄色氮氧化物荧光粉Ca-α-SiAlON:Eu2+和Mg-α-SiAlON:Eu2+。通过光致发光谱图发现,Ca0.75Eu0.05Si9.6Al2.4O0.8N15.2的发光强度比Mg0.75Eu0.05Si9.6Al2.4O0.8N15.2高得多。然后使用基于密度泛函理论的CASTEP程序,计算了两种荧光粉的能带结构和态密度。通过对态密度的分析,发现Ca的分波态密度对总态密度的贡献比Mg的大,这是因为Ca的3d能级和Eu的5d能级更接近,两者充分混合,增大了Eu的5d能带的态密度,从而解释了Ca-α-SiAlON:Eu2+的光学性能好于Mg-α-SiAlON:Eu2+的本质原因。

从废旧稀土荧光粉中回收稀土元素研究进展

稀土荧光粉发光效率高、化学稳定性好、发光亮度强,被广泛用于稀土荧光灯中,而荧光灯有一定的使用寿命,其含有大量的稀土元素以及对环境危害的有毒金属,如果不加以回收与利用,势必会对环境和人体健康造成危害。阐述了从废旧稀土荧光粉中回收稀土元素的方法,分析了浮选法、吸附法、机械活化法和微波浸取法等物理法的工艺现状,详细阐述了萃取法、酸浸法、碱熔焙烧法、生物法等化学法的研究现状和潜在问题,并进一步比较不同稀土回收工艺的优缺点。展望了废旧荧光粉中稀土回收利用技术的未来发展,为提高废旧稀土荧光粉资源利用率提供指导。

可用于近紫外LED芯片的铕-铱双金属配合物红光共聚荧光粉

本研究以Ir配合物FIrPic作为Eu离子的配体,合成了一种新的Eu-Ir双金属配合物Eu(FIrPic)_(2)(Phen)UA,并通过自由基聚合成功制备了红色发光荧光共聚物PM-Eu-Ir,适用于商用近紫外芯片型LED。在不影响Eu^(3+)离子的荧光发射特性的前提下,加入Ir-配合物可以有效地敏化Eu^(3+)离子,增强其对400 nm紫外光的吸收。在365 nm紫外光激发下,共聚物PM-Eu-Ir在612 nm处显示出最强的发射峰,其CIE坐标为(0.461,0.254),这与365 nm近紫外芯片非常吻合。红色共聚荧光粉PM-Eu-Ir的微观形貌为典型的多层空间网络结构,除了表现出明显的红光发射和634.54μs的荧光寿命外,还在25~250℃的宽温范围内具有优异的热稳定性。使用共聚物PM-Eu-Ir制作的LED发出的红光亮度为149800 cd/m^(2)。研究结果表明,所制备的共聚荧光粉可作为红光元件用于制造近紫外芯片白光LED。