LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO_3∶Tb^(3+)材料光谱特性研究

采用固相法制备了绿色LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Tb3+发光材料。测量结果显示材料均可被紫外(350～410nm)光激发,发射绿光。研究了Tb3+浓度对材料发射光谱的影响,结果显示,随Tb3+浓度的增大,发射光谱峰位未发生变化,但其强度呈现出先增大后减小的趋势,即:存在浓度猝灭效应。加入电荷补偿剂Li+,Na+和K+提高了LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Tb3+材料的发射强度。

Ba_3La(BO_3)_3基质中Tb^(3+)的光致发光

以高温固相法合成了Ba3La(BO3)3∶Tb3+发光材料。在254nm紫外光激发下,研究了Ba3La(BO3)3∶Tb3+的激发光谱、发射光谱、发光强度与Tb3+浓度的关系。确定了Ba3La(BO3)3基质中Tb3+的自身浓度猝灭机理;探讨了助熔剂LiCO、敏化剂Ce3+、Bi3+的加入对荧光粉的发光强度的影响。

真空紫外光激发下Ce^3＋、Tb^3＋激活的BaCa2(BO3)2的发光性质

利用XRD、VUV及UV光谱等方法对Ce3+、Tb3+离子掺杂以及Ce3+、Tb3+离子共掺的3种BaCa2(BO3)2荧光粉的相纯度、发光性质、浓度猝灭现象进行研究。结果表明:3种荧光粉在VUV波段有较好的吸收,基质吸收带位于140～190 nm范围。Ce3+在BaCa2(BO3)2的最低4f5d跃迁带位置在360 nm附近,其5d→2FJ(J=5/2,7/2)发射峰分别位于393,424 nm。Tb3+掺杂的样品在172 nm激发下的发射光谱由4个窄带组成,分别对应5D4→7FJ(J=3,4,5,6)的跃迁,其中占主导位置的是5D4→7F5的跃迁,大约位于543 nm处,主要为绿光发射。在Ce3+,Tb3+离子共掺杂的BaCa2(BO3)2光谱中,观察到Ce3+-Tb3+离子间有能量传递。

绿色发光粉CaBa_2(BO_3)_2∶Tb^(3+)的制备和发光特性

采用高温固相法合成了绿色荧光粉CaBa2(BO3)2∶Tb3+并对其发光特性进行了研究。发射峰值位于496,549,588,622 nm,分别对应Tb3+的5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F3能级跃迁。其中以496 nm和549 nm的发射峰最强,样品呈现很好的绿色发光。主要激发峰位于200~300 nm之间,属于4f75d1宽带吸收。考察了Tb3+掺杂浓度和Li+,Na+和K+作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响,几乎不发生浓度猝灭现象,Li+的补偿效果最好。还确定了原料CaCO3、BaCO3、H3BO3的最佳配比,当H3BO3过量3%时,合成的晶体发光亮度最好。

白光LED用荧光材料Ba3Gd(BO3)3∶Eu^(3＋)的发光性能研究

用高温固相反应法制备了稀土离子Eu3+掺杂的三元稀土硼酸盐Ba3Gd(BO3)3发光材料,通过X射线衍射(XRD)、荧光光谱和扫描电镜(SEM)等测试手段对Ba3Gd(BO3)3∶Eu3+荧光粉的制备条件、发光性能以及形貌进行了研究。XRD结果表明,在1000℃时可得到Ba3Gd(BO3)3纯相。扫描电镜照片显示颗粒基本为球形,粒径约为200~400 nm。发光光谱测试表明,Ba3Gd(BO3)3∶Eu3+荧光粉在近紫外区(UV)(396 nm)和蓝光区(466 nm)可以被有效地激发,分别用255和396 nm的紫外光激发样品时,以Eu3+的5D0-7F2(611和616 nm)超灵敏跃迁为主要发射峰。当Eu3+的掺杂浓度为10%(摩尔分数)时,Ba3Gd(BO3)3∶Eu3+在611和616 nm处的发光强度最大。因此,这种荧光粉是一种可能应用在白光LED上的红色荧光材料。

红色LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO_3∶Re^(3+)(Re=Eu,Sm)发光材料的特性

采用固相法制备了红色LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Re3+(Re=Eu,Sm)发光材料,研究了材料的发光性能。研究发现LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Eu3+材料呈现多峰发射,最强发射分别位于610,615,613 nm处,分别监测这三个最强峰,所得激发光谱峰值位于369,400,470 nm。LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Sm3+材料也呈多峰发射,分别对应Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2跃迁发射;分别监测602,599,597 nm三个最强发射峰,所得激发光谱峰值位于374,405 nm。研究了激活剂浓度对材料发射强度的影响,结果随激活剂浓度的增大,发射强度先增强后减弱,即,存在浓度猝灭效应。实验表明,加入电荷补偿剂Li+、Na+或K+均可提高LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Re3+(Re=Eu,Sm)材料的发射强度。

Ba_3Gd(BO_3)_3:Eu^(3+),Tb^(3+)荧光粉的制备及其发光性能的研究

采用高温固相法制备Ba3Gd(BO3)3:Eu3+,Tb3+荧光粉,通过X射线衍射(XRD)和光致发光光谱分别对其物相和发光性能进行表征,并研究Tb3+离子掺杂量对其发光性能的影响。结果表明:Eu3+和Tb3+均作为发光中心进入到Ba3Gd(BO3)3的晶格中并取代Gd3+的格位;在378 nm激发下,样品表现出Eu3+和Tb3+的特征跃迁,分别发射红光和绿光;随着Tb3+掺杂量的增加,Tb3+的绿色发射强度先增强后减弱,说明存在浓度猝灭,而Eu3+的红色发射强度逐渐提高,说明Tb3+对Eu3+有敏化作用;样品Ba3Gd(BO3)3:Eu3+,Tb3+的发光颜色可从绿色调整到橙红色。

(Y,G d)BO_3∶Tb^(3+)的真空紫外及紫外激发光谱特性

采用传统的高温固相反应法合成出(Y,Gd)BO3∶Tb荧光体,对所制得的荧光体进行了晶体结构分析,分析结果表明结晶良好。(Y,Gd)BO3∶Tb在147 nm真空紫外光激发下的发射主峰在544 nm(Tb3+的5D4→7F5跃迁),是一种绿色发光材料。样品的真空紫外激发光谱及紫外激发光谱表明,(Y,Gd)BO3∶Tb的基质吸收带位于150 nm附近。Gd3+离子对真空紫外区的光吸收有增强作用,存在着Gd3+→Tb3+的能量传递。测量了荧光粉在室温下的荧光衰减特性,其余辉时间约为8 m s,能够满足显示显像技术的要求。因此,(Y,Gd)-BO3∶Tb是一种有前景的PDP用绿色发光材料。

绿色荧光粉Gd_2Ba_3B_3O_(12):Tb^(3+)的发光性能研究

采用高温固相法制备了一系列Gd2Ba3B3O12:Tb3+绿色荧光粉,借助X射线粉末衍射仪(XRD)、真空紫外光谱和荧光光谱仪(VUV-UV)对样品的物相、发光性能进行了表征。结果表明,Tb3+作为发光中心全部进入到基质Gd2Ba3B3O12的晶格中并占据Gd3+的位置。样品Gd2Ba3B3O12:Tb3+的VUV-UV激发光谱主要由160～200nm和200～250nm的宽峰以及260～280nm和300～320nm的锐利峰组成。宽峰是由于基质吸收和Tb3+的f—d的跃迁形成的,锐利峰是由于Tb3+和Gd3+的f—f特征跃迁形成。样品Gd2Ba3B3O12:Tb3+的最强发射峰位于543nm,对应于Tb3+的5 D4→7 F5跃迁。在172nm激发下,样品Gd1.85Tb0.15Ba3B3O12的发光强度最强,其色坐标为(0.313 6,0.484 3),衰减时间为2.98ms,可作为绿色荧光粉应用于等离子体显示器(PDP)领域。

(Sr,Ba)Al_(12)O_(19)∶RE^(3+)(RE=Ce,Tb)的VUV发光及Ce^(3+)→Tb^(3+)的能量传递

采用高温固相反应合成磁铅矿型(Sr,Ba)Al12O19∶RE3+(RE=Ce,Tb)发光材料,X射线衍射结果证明生成单一磁铅矿型结构。Ce3+产生302nm的发射峰和340nm左右的不太明显的肩,分别对应于5d→2F5/2和5d→2F7/2跃迁;激发光谱显示两个宽带峰,158nm峰对应于基质吸收,260 nm峰是由4f-5d跃迁引起的。Tb3+的发射光谱显示特征的5D3→7Fj(j=2,3,4,5)和5D4→7Fj(j=4,5,6)跃迁;在激发光谱中,160nm左右的峰是由基质吸收和Tb3+-O2-电荷迁移带交迭产生的,193nm峰是Tb3+的4f-5d自旋允许跃迁引起的,233nm弱的峰是自旋禁戒4f-5d跃迁产生的。Ce3+的发射和Tb3+的f-f跃迁吸收(~320 nm)完全交迭,并且Tb3+的发光强度随Ce3+的浓度增加而增强,从激发光谱看出,Tb3+发光部分来自于Ce3+的吸收,具有Ce3+→Tb3+能量传递。

(La,Ce,Tb)BO_3的合成及光谱性质

采用高温固相法合成了(La,Ce,Tb)BO3绿色发光粉,并对该发光粉进行了XRD和SEM分析。结果表明:(La,Ce,Tb)BO3的晶体结构和LaBO3相同,Ce3+、Tb3+的掺入并没有改变晶体的结构,发光粉颗粒大小均匀,形貌规则,粒度在5μm左右。研究了(La,Ce,Tb)BO3的光谱性质,在(La,Ce,Tb)BO3的发射和激发光谱中除了有Tb3+的特征发射和激发峰外,还有Ce3+的特征发射和激发峰。比较了(La,Ce)BO3发射光谱和(La,Tb)BO3的激发光谱,两者存在重叠,这为Ce3+→Tb3+的能量传递提供了条件。将(La,Ce,Tb)BO3的发射光谱与商品粉(La,Ce,Tb)PO4进行比较,两者的发射主峰都在541nm处,(La,Ce,Tb)BO3在489nm处的峰位稍有红移,通过计算表明,(La,Ce,Tb)BO3的发光亮度达到商品粉(La,Ce,Tb)PO4的94.7%。因此,(La,Ce,Tb)BO3是一种很有应用前景的绿色发光粉。

Sr2Mg(BO3)2∶Tb^3＋的真空紫外发光性质

采用高温固相反应法合成了Tb3+激活的Sr2Mg(BO3)2荧光粉。利用XRD表征荧光粉的相纯度。研究了材料在VUV-UV范围的激发光谱和在VUV-UV光激发下的发射光谱及荧光衰减曲线。结果显示:Sr2Mg(BO3)2∶Tb3+荧光粉的基质吸收带主峰位置大约位于178 nm,Tb3+的最低自旋允许和最低自旋禁阻f—d跃迁吸收带分别位于235和278 nm,172 nm激发下荧光粉的最强发射光谱主峰在543 nm,色坐标为(0.30,0.45),Tb3+的荧光寿命值约为2.8 ms。

凝胶-燃烧法合成(Y,Gd)Al_3(BO_3)_4:Tb^(3+)荧光材料的结构及其发光性能

采用凝胶-燃烧法合成掺Tb3+和Gd3+的四硼酸铝钇(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb3+荧光粉。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、发光光谱等测试手段分析不同温度下煅烧所得粉体的物相、形貌与发光性质。XRD和SEM结果表明:(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb3+的最低合成温度为1000℃,在该反应过程中,首先形成中间相Al4B2O9、YBO3和Y3Al5O12,而最终形成单相的(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb3+。随煅烧温度的升高,样品结晶程度越来越好,并且颗粒尺寸随温度的升高而增大,在1100℃时合成的晶粒尺寸比较均匀,平均粒径在1μm左右。发光光谱的测试结果表明:在229nm激发下,(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb3+荧光粉最强发射峰位于542nm处,属于Tb3+的5D4→7F5的跃迁。在该体系中存在Gd3+→Tb3+的能量传递,使得该荧光粉的发光强度随着Gd3+掺杂浓度的增加而增大。

Eu^(2+)在Ba_2Ca(BO_3)_2中的发光特性及浓度猝灭(英文)

采用高温固相法,以CaCO3(A.R)、BaCO3(A.R)、H3BO3(A.R)和Eu2O3(99.99%)为原料制备了Ba2Ca(BO3)2∶Eu2+绿色发光材料,测量了材料的晶体结构、发光特性及色坐标等。Ba2Ca(BO3)2∶Eu2+材料的激发光谱覆盖200～500 nm的紫外-可见光区。在400 nm近紫外光激发下,材料的发射光谱为一主峰位于537 nm的非对称宽谱,对应于Eu2+的4f65d1→4f7特征跃迁。研究发现,随Eu2+掺杂浓度的增大,Ba2Ca-(BO3)2∶Eu2+材料的发射强度呈现先增大、后减小的变化趋势,最大发射强度对应的Eu2+掺杂摩尔分数为2%。造成发射强度下降的原因为浓度猝灭,其机理为电偶极-电偶极相互作用。依据晶格常数及实验光谱数据,得出临界距离Rc分别为2.64 nm和2.11 nm。随Eu2+掺杂浓度的增大,Ba2Ca(BO3)2∶Eu2+材料的色坐标变化微小。计算得到Ba2Ca(BO3)2∶2%Eu2+的转换效率约为72%。

N^＋(N=Li,Na,K)对发光材料M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4：Eu^3＋光谱的影响

采用高温固相反应方法在空气中制备了M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+红色发光材料,测量结果显示,材料的主发射峰均位于613 nm处,监测613 nm发射峰时,所得材料的激发光谱相同。研究了Li+,Na+和K+对M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+材料激发与发射光谱的影响,结果显示,加入Li+,Na+和K+后,M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+材料的激发与发射光谱的峰值位置并不发生变化,但材料的激发与发射光谱的峰值强度均得到了不同程度的增强。在Li+,Na+和K+掺入浓度相同的条件下,研究发现,与加入Na+和K+时相比,加入Li+时,M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+材料的激发与发射光谱的峰值增强效果最明显。进而研究了Sr3Y2(BO3)4∶Eu3+材料发射峰强度随Li+掺杂浓度的变化情况,结果表明,随着Li+掺杂浓度的增大,Sr3Y2(BO3)4∶Eu3+材料发射峰强度先增大后减小,在Li+浓度为5 mol%时到达峰值,约为未掺杂时的两倍。

LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO_3∶Dy^(3+)材料的发光特性

采用固相法制备了LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Dy3+材料,并研究了材料的发光特性。LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Dy3+材料的发射光谱均呈多峰发射,对应于Ca,Sr,Ba,其主发射峰分别是Dy3+的4F9/2→6H15/2(484,486,486nm),6H13/2(577,578,578nm)和6H11/2(668,668,666nm)跃迁。监测黄色发射峰时,所得激发光谱峰值位置相同,主激发峰分别为331,368,397,433,462,478nm,对应Dy3+的6H15/2→4D7/2,6P7/2,6M21/2,4G11/2,4I15/2和6F9/2跃迁。研究了敏化剂Ce3+及电荷补偿剂Li+、Na+和K+对LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Dy3+材料发光强度的影响。结果显示:加入敏化剂Ce3+提高了材料的发光强度,发光强度最大处对应的Ce3+浓度为3%;加入电荷补偿剂Li+、Na+和K+后,材料的发光强度也得到了明显提高,但发光强度最大处对应的Li+、Na+和K+浓度不同,依次为4%、4%和3%。

Ce^(3+),Tb^(3+)激活的Ln(BO_3,PO_4)绿色荧光粉的合成与真空紫外光谱特性

针对目前PDP用商品绿粉余辉时间较长,以及合成稀土硼酸盐与稀土磷酸盐工序长、能耗高等缺点,本研究以自制的磷酸硼(BPO4)和稀土氧化物为原料,采用一步烧成法合成了结晶良好的Ce3+、Tb3+激活的Ln(BO3,PO4)(Ln=La,Y,Gd)绿色荧光粉,并对其在147 nm激发下的光谱性质进行了研究。结果表明:Ln(BO3,PO4):Ce3+、Tb3+(Ln=Y,La,Gd)激发光谱是由来自BO33-和PO43-基质敏化带的120~175 nm和来自Tb3+离子的4f→5d跃迁的多宽带的175~300 nm组成;改变基质稀土离子,发射光谱中的荧光分支比和色坐标也随之改变,其中以Gd(BO3,PO4):Ce3+、Tb3+荧光粉的荧光分支比为最高;拟合Gd(BO3,PO4):Ce3+、Tb3+荧光粉的衰减曲线后,得出其荧光寿命为2.92 ms,10%的余辉为6.7 ms,优于Zn2SiO4∶Mn2+商品粉,能够满足PDP器件的要求。

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd^(3+)和Tb^(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)的发光性能。在275 nm(Gd^(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb^(3+)的特征发射。通过对比不同Tb^(3+)掺杂量下Gd^(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb^(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd^(3+)→Tb^(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb^(3+):4f^8→4f^75d^1)激发下,Gd^(3+)的掺入使得Tb^(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd^(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd^(3+)的掺入对Tb^(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。

Tb:YAl_3(BO_3)_4晶体的生长与光谱性质

采用助溶剂法成功地生长了Tb:YAl_3(BO_3)_4晶体。测量了晶体的室温透过谱和荧光光谱。晶体的透光波段较宽,紫外截止吸收边在230nm附近。实验表明,在一定能量光的激发下,晶体在485nm、542nm、590nm、622nm处可产生强弱不同的发射谱峰。在542nm处最强,对应于Tb^(3+)的~5D_4→~7F_5发射。Tb:Al_3(BO_3)_4晶体的比热为0.755 0

Eu_(1-x)Tb_xBa_2Cu_3O_(7-δ)中Tb离子价态的研究

研究了BaTbO_3、Tb_4O_7、TbFeO_3的Tb_(4d)XPS谱,找到了表征Tb^(3+)、Tb^(4+)的特征峰,得出的高、低结合能峰强之比与Tb^(4+)/Tb含量间的依赖关系,可用于确定Eu_(1-x)Tb_xBa_2Cu_3O_(7-δ)中“123”相的Tb离子混合价态,用常压高温烧结法,未能获得纯“123”单相,也不易获得纯利Tb^(3+)价态样品.在Eu_(1-x)Tb_xBa_2Cu_3O_(7-δ)中的Tb以Tb^(3+)、Tb^(4+)混合价态存在;当x=0.3时,Tb^(4+)/Tb=0.61.引入Tb^(4+)后“123”主相Cu(2)-O(2)平面上的O_(2p)空穴数降低,这是Tb^(4+)破坏超导电性的一种可能原因。