Ce3+,Tb3+,Yb3+三掺杂CaAl2Si2O8下转换荧光粉的制备及其发光性能

硅基太阳能电池作为目前技术最成熟、使用最广泛的光伏器件,其光电转换效率较低主要是由于太阳光谱与硅的最大吸收光谱不匹配造成的。为了解决这个问题并提升Yb3+的近红外光发射强度,采用高温固相法制备了CaAl2Si2O8:Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+系列荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)分析仪和荧光光谱仪分析了该荧光粉样品的晶体结构、最佳掺杂浓度及发光性能。XRD分析结果表明掺杂离子Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+均占据Ca^2+格位,并且掺杂少量的稀土离子不会改变基质CaAl2Si2O8(CASO)的晶体结构。荧光光谱分析表明由于在三掺杂荧光粉CaAl2Si2O8:Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+中存在着Ce^3+→Tb^3+→Yb^3+的合作能量传递过程,因此在近紫外光的激发下,相对于其它荧光粉,该三掺杂荧光粉中Yb3+的近红外光发射强度得到明显增强,并且最佳掺杂浓度的荧光粉化学式为Ca0.655Al2Si2O8:0.07Ce^3+,0.10Tb^3+,0.06Yb^3+。该三掺杂荧光粉可以将硅基太阳能电池吸收较弱的紫外光转换为吸收较强的近红外光,从而实现光谱修饰,最终达到提高其光电转换效率的目的。

CaAl2Si2O8∶Eu荧光粉发光性能及自还原现象的研究

采用高温固相法制备了Ca(1-x)Al2Si2O8∶x Eu2+(x=0.005,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.20)和加入过量SiO_2的Ca Al2Si2O8∶0.04Eu,x SiO_2(x=0,0.05,0.100,0.200,0.300)。利用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征,利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了分析。XRD结果表明,所生成的Ca Al2Si2O8∶0.04Eu,x SiO_2样品除了因反应未完全的氧化铝杂质相外基本是纯相。Ca(1-x)Al2Si2O8∶x Eu2+样品的激发和发射光谱表明,随着掺杂浓度的增加会出现红移现象。当Eu2+的掺杂浓度为超过4mol%时,出现浓度猝灭。当在空气气氛下烧结时,样品出现现了自还原现象。当过量SiO_2的加入,Eu2+的发光强度会逐渐减弱,而Eu3+的发光强度会逐渐增强,SiO_2的过量添加可以抑制自还原现象的产生。

一种新型可协调绿色荧光材料BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+),Ce^(3+)的发光性质与能量传递（英文）

采用高温固相法制备了BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+),Ce^(3+)系列的荧光材料,讨论了Tb^(3+),Ce^(3+)单掺及Tb^(3+),Ce^(3+)共掺样品的光谱性质及发光机理,分析了Ce^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递过程。通过对样品进行XRD,荧光光谱,色坐标等测试。结果表明,Tb^(3+),Ce^(3+)的掺杂没有改变BaAl_2Si_2O_8晶体的结构。BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+)发出明亮的绿光,发光峰分别位于487,545,583和621nm对应于Tb^(3+)的5 D4→7 FJ(J=6,5,4,3)特征发射。Ce^(3+)的掺入没有改变BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+)发射光谱的位置,但使其激发谱由窄带激发变成了宽带激发增加了谱带多样性,发光强度有了明显的增强,而且颜色也具有一定的协调性,使其在实际运用方面具有更大的灵活性。发光强度增强的原因不仅仅是因为Ce^(3+)的敏化作用,还与Ce^(3+)和Tb^(3+)之间存在能量传递有密切关系。通过猝灭法计算了,Ce^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递的临界距离为15.345nm,并且证明了能量传递是由偶极-偶极相互作用产生的。通过计算得到能量传递效率最高达到了76.04%。

电荷补偿剂对CaAl_2Si_2O_8∶Eu^(3+)结构和发光性能的影响

采用高温固相法制备CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)系列红色荧光粉,研究电荷补偿剂R+对其结构和发光性能的影响。结果表明:CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)系列红色发光粉的晶体结构与CaAl2Si2O8相同,均属三斜晶系,空间群为P-1,电荷补偿的掺杂R+对基质晶体结构的影响不大,激发光谱由位于220~580 nm的一个宽激发带和一组锐线峰构成,462 nm处Eu3+的7F0-5D2激发峰的强度最强;发射光谱位于550~750 nm内呈多条锐线发射,其中594、615 nm处发射峰最强,归属于Eu3+的5D0-7F1磁偶极跃迁和5D0-7F2电偶极跃迁;CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)的发射强度均随电荷补偿剂掺杂量的增加,呈先增大后减小的趋势变化,Li+、Na+和K+的最佳掺杂摩尔比为0.04、0.03、0.03,发射强度的提高率分别为138.53%、85.44%和48.35%,Li+作为电荷补偿剂最适宜。

近紫外荧光粉SrAl_2Si_2O_8∶Ce^(3+)的光致发光特性

采用高温固相反应法制备了xCe^(3+)(x=0.01%,0.05%,0.10%和0.30%)激活的Sr_(1-x)Al_2Si_2O_8近紫外荧光粉,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构,通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。结果显示,在中波紫外光激发下,发射峰位于长波紫外区,归属于Ce^(3+)的5d→2 F5/2和5d→2 F7/2跃迁。激发波长308nm时,观察到近紫外SrAl_2Si_2O_8荧光粉的发光强度随Ce^(3+)掺杂量增加而先增大后减小,同时发射峰位置红移。280和325nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce^(3+)具有两种性质不同的发光中心,该结论由监测320和390nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。离子半径的匹配性支持Ce^(3+)优先取代Sr^(2+),同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce^(3+)生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心,高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce^(3+)有效配位数减小,形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。紫外280nm激发下峰位348nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献,紫外325nm激发下发射峰位于378nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。紫外光激发下Ce^(3+)发射出较强的近紫外光,表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce^(3+)是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。

单一基质Na_2Ca_3Si_2O_8∶Tb^(3+),Eu^(3+)荧光粉发光性质和能量传递的研究

通过传统的高温固相法成功的制得了一系列紫外激发的硅酸盐荧光粉Na_2Ca_3Si_2O_8∶Tb^(3+),Eu^(3+)。X射线衍射(XRD)研究表明所制得的荧光粉为纯相。在Na_2Ca_3Si_2O_8∶Tb^(3+),yEu^(3+)荧光粉体系中,随着Eu^(3+)的掺杂浓度增大,发射光谱中Tb^(3+)的特征峰发光强度降低而Eu^(3+)的不断升高,并且荧光寿命不断减小,说明了Tb^(3+)和Eu^(3+)之间能量传递方式是交换相互作用,能量传递效率(ET)达到了15.8%。此外,通过CIE色坐标观察到,随着Eu^(3+)浓度的增加,样品从绿色变成黄色,最终变成红色。由于它多彩的颜色变化,所以它是一种用于制作多彩LED的良好材料。