Li^+、Na^+和Eu^(3+)共掺Lu_2O_3的制备及发光特性研究

用高温固相法合成了不同掺杂浓度的Li^+、Na^+和Eu^(3+)共掺Lu2O3闪烁体发光材料,使用XRD进行结构表征,用扫描电镜观察了样品形貌,测量了激发光谱、发射光谱,分析了Li+、Na+和Eu3+的掺杂浓度以及温度对合成样品发光强度的影响。结果显示,Li^+、Na^+掺杂摩尔分数分别为2.5%和1%,在800℃空气中煅烧2 h制备的Lu2O3∶5%Eu~ (3+)样品的发光最强。在同样条件下,比单掺2.5%Na+的样品发光强度提高1.89倍,比单掺2.5%Li+的样品发光强度提高3.97倍,比不掺Li+和Na+的样品发光强度提高6.43倍。

掺Eu2+蓝光长余辉材料发光性能影响因素

从20世纪80年代发展至今,蓝光长余辉材料依次经过硫化物、铝酸盐、硅酸盐、发光二极管转换荧光粉等基质材料掺杂稀土元素合成的四代长余辉材料,越来越优异的夜光性能使蓝光长余辉材料逐步满足使用要求并广泛应用于显示、检测及能源转换等各个领域。目前,蓝光长余辉材料急需解决的问题是提高第四代材料的使用寿命和发光强度,结合本身的高发光效率和高稳定性优势,以期满足更多实际需求。寿命和发光强度是长期以来长余辉材料的研究热点,影响这两项发光性能的宏观因素包含碱土元素的种类与含量、稀土掺杂元素的种类与含量、助溶剂的种类与含量、制备方法与条件及其他影响因素等。碱土元素种类与含量会明显改变长余辉材料的发射波长及寿命,稀土掺杂元素在不同的基质材料中掺入的元素种类和含量是不同的,助溶剂中最常用且效果相对较好的是硼酸。长余辉材料最常用的制备方法是高温固相法,虽然产物晶粒较大,但其工艺简单、产物稳定、发光性能较好;湿化学法产物晶粒虽小但产物量少、易团聚且合成过程复杂,合成时间相对较长;燃烧法、微波合成法、激光合成法虽合成时间短,但合成参数不易掌握。未来,长余辉材料可能会以Eu^2+和其他稀土元素共掺的方式,并结合多种制备方法,合成寿命更长、强度更高的材料。除了发光性能外,蓝光长余辉材料的发光机制也是学术界关注的重要问题。长余辉材料的早期微观机制模型包含以空穴为主要电荷载体的Eu^2+单掺Abbruscato模型与Eu^2+、Dy^3+共掺Matsuzawa模型,以及以电子为主要电荷载体的Dorenbos模型与Clabau模型。Aitasalo模型综合了Dorenbos和Clabau等在陷阱来源方面的观点,Hls团队采用同步辐射测量技术得到了与Aitasalo模型相符的实验结果。但蓝光长余辉材料主要电荷载体的问题一直存在争议,且以上模型都未描述除主要的电荷载体外剩余空穴或电子的去向,直到2017年,Li等提出三掺杂铝酸锶材料发光机理模型,不仅同时考虑了电子与空穴这两种电荷载体,而且描述了本征载流子和掺杂离子这两种缺陷陷阱,但他们并未说明氧空穴和掺杂离子提供陷阱的比例,同时还缺乏电子或空穴被捕获的位置及相应是被哪种陷阱捕获等细节的实验证据,这些问题都需要电子顺磁共振和同步辐射等测量技术进一步提供数据支撑。此外,明确发光机制也有助于指导实验,提高蓝光长余辉材料的发光性能。本文归纳了具有代表性的掺Eu^2+蓝光长余辉材料,分析了影响其发光性能的宏观因素以及被普遍认可的发光机制,以期为蓝光长余辉材料的后续研究和应用提供参考。

Eu,Dy共掺铝硼硅酸盐的长余辉发光玻璃

选择铝硼硅酸盐玻璃体系,高温熔融法制备了Eu,Dy掺杂的铝硼硅酸盐基质透明的玻璃,并对其进行了激发光谱和发射光谱的表征分析.实验结果表明:在空气气氛条件下制备的Eu3+,Dy3+掺杂的铝硼硅酸盐基质玻璃样品并不具备长余辉发光特性;而经过还原气氛处理后,Eu离子以二价形式存在,样品具有长余辉发光现象.其激发光谱是位于250～450 nm的宽带谱,发光光谱峰值位于462 nm处.

Eu,Dy共掺铝硼酸盐长余辉玻璃陶瓷的研究

选择铝硼酸盐基质玻璃,在空气气氛和还原气氛下分别制备了稀土Eu,Dy共杂的铝硼酸盐基质透明的玻璃,并将还原气氛下制备的样品经过热处理制备出了玻璃陶瓷。利用荧光光谱仪对样品进行了测试,分析了长余辉发光玻璃的光谱特性。结果表明:不管是空气气氛条件下还是还原气氛下制备的双掺Eu和Dy的铝硼酸盐玻璃样品均不具备长余辉发光性能,只有玻璃陶瓷样品具有长余辉发光现象,发光峰位于485nm,样品的发光持续时间长达8h以上。