Mn^(2+)掺杂对YAG∶Ce^(3+)荧光陶瓷发光性能的影响

过渡族金属Mn^(2+)掺杂的石榴石荧光陶瓷被认为是实现高显色激光照明的候选材料。然而,由于Mn^(2+)在不同配位环境下离子半径的多样性,Mn^(2+)掺杂石榴石陶瓷体系设计方案尚不明确。本文采用真空烧结技术制备得到不同浓度Mn^(2+)掺杂的YAG∶Ce^(3+)荧光陶瓷,并将Mn^(2+)分别设计进入八面体(OC)和十二面体(DO)格位。通过表征样品物相和显微结构、光致发光、荧光寿命、量子效率等,并通过LD激光器激发对荧光陶瓷的发光性能进行研究。实验结果表明,在添加电荷与体积补偿剂SiO_(2)的前提下,相比Mn^(2+)进入十二面体格位,Mn^(2+)进入八面体后石榴石的晶体结构更加稳定。因此,当Mn^(2+)的浓度控制在0.5%^(6)%(at)范围内,OC系列样品的量子效率高于DO系列样品。此外,OC系列样品的PL谱中位于588 nm和725 nm处的发射峰分别对应于Mn^(2+)占据八面体和十二面体格位的^(4)T_(1)→^(6)A_(1)电子跃迁,而DO系列样品中位于572 nm处的发射峰则源于Mn^(2+)占据扭曲的十二面体格位产生的电子跃迁。得益于Ce^(3+)→Mn^(2+)间高效的能量传递,将浓度为6%(at)的Mn^(2+)设计进入YAG∶Ce^(3+)中八面体格位制得荧光陶瓷,封装得到的激光白光光源的显色指数为70.8,相对色温为5117 K。本文对于Mn^(2+)掺杂的石榴石发光材料的开发研究是有力补充,也为提升YAG∶Ce^(3+)荧光陶瓷光谱中的红光成分,进而提高医疗、显示等领域的激光光源的显色性能提供借鉴。

Ce^(3+)∶YAG单晶闪烁体的激发和发光特性

铈激活钇铝石榴石 (Ce3 + ∶YAG)单晶是综合性能优良的快衰减闪烁材料。本文以普通光源、激光、同步辐射以及阴极射线为激发源 ,对我们生长的Ce3 + ∶YAG闪烁晶体的激发和发光特性进行了系统的研究。结果表明 :Ce3 + ∶YAG单晶的激发光谱 (监测荧光波长为 5 4 5nm)由五个激发峰组成。不同激发条件下的发射光谱均能用双高斯峰进行较好的拟合 ,拟合后得到的Ce3 + 的 5d→2 F5/2 和 5d→2 F7/2 发光带的中心波长分别约为 5 2 0nm和 5 70nm。但是 ,不同条件激发下 5d→2 F5/2 和 5d→2 F7/2 发光带的强度比有较大差异 ,这可能与不同的激发机制和激发能传输途径有关。

YAG：Ce体系中稀土离子掺杂对Ce^3＋的光谱性能的影响

采用高温固相法合成了一系列的(Y0.95Ln0.01Ce0.04)3Al5O12(简称YAG∶Ce,Ln),系统地研究了此体系中的Ln3+对Ce3+的发光强度的影响.结果表明,在YAG∶Ce的体系中,La3+,Gd3+,Lu3+等光学透明离子的少量掺杂对Ce3+的发光强度的影响不大;掺入少量的Pr3+,Sm3+,Tb3+,Dy3+,Ho3+,Er3+,Tm3+等稀土离子,由于它们的能级与Ce3+的能级有交叠,使它们之间存在着竞争吸收或能量转移,对Ce3+的发光有较明显的变化,其中,Pr3+和Sm3+的掺入使其在红光区有发射峰,可以增加YAG∶Ce的红色成分以提高显色性;Nd3+,Eu3+和Yb3+对Ce3+的发光有严重的猝灭作用.

白光LED用YAG：Ce^3＋荧光粉的温度猝灭性质

荧光粉的温度猝灭性质是影响白光LED的光效、光色参数和可靠性的关键因素之一。研究了不同激活剂浓度,不同元素掺杂的Y3-xCexAl5O12(YAG∶Ce3+)荧光粉在460nm光激发下的变温亮度和发射光谱。结果表明温度显著影响YAG∶Ce3+荧光粉的发光性能,随着温度的升高,发光强度下降,同时发射光谱红移。Ce含量为0.07(原子数分数)的YAG∶Ce3+荧光粉,150℃下亮度值约为室温时的89%,200℃时的发射光谱相对室温的红移了约10nm。Ce含量的改变对YAG∶Ce3+荧光粉的热猝灭性质影响较小。Lu的掺杂使YAG∶Ce3+荧光粉的发射波长蓝移,同时会显著改善荧光粉的热猝灭性能。Gd的掺杂使荧光粉的发射波长红移,同时也会导致热猝灭性能的劣化。

LED白光源用Pr^(3+),Ce^(3+):YAG光纤制备与特性

采用激光加热基座法制备LED白光源用Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料,对所制备材料的荧光光学特性进行了实验分析结果表明,在Pr3+和Ce3+共掺发光过程中,Pr3+离子的发光可以通过Ce3+敏化作用使得其610nm谱线荧光强度得到有效增强;利用所制备Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料与蓝色LED合成产生高效LED光纤白光源,光源的色坐标为(x=0.322,y=0.335),显色指数84.3,表明光源品质良好,有望用于未来高效大功率光纤白光源.

YAG∶Ce^(3+)发光粉的粒度与LED匹配性

研究了不同粒度的YAG∶Ce3+发光粉对LED亮度的影响,结果显示:粒度越大,封装后LED亮度越高;造成这种结果的主要原因是发光粉颗粒的晶格完整性不同。计算了发光粉在硅胶中的沉降速度,数据说明粒度越大,沉降速度越快,也就越不利于点胶。综合以上两个方面的结果认为发光粉的颗粒不宜太粗或太细,而且分布应该尽可能的窄,10～20μm是粒径的理想范围。

Pr^(3+)或Sm^(3+)掺杂YAG∶Ce的发光特性及其荧光寿命

研究了Pr3+,Sm3+掺杂对YAG∶Ce发射光谱及其荧光寿命的影响。观察到当掺杂Pr3+时,在609nm处出现Pr3+的发射峰,而掺杂Sm3+时,在616nm处呈现Sm3+的发射峰。掺杂Pr3+或Sm3+增加红光区的发射峰将有利于提高YAG∶Ce荧光粉的显色性。实验中测定了(Y0.95Sm0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.95Pr0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.96Ce0.04)3Al5O12的荧光寿命(τ),观察到在YAG∶Ce中掺入Pr3+或Sm3+使Ce3+的荧光寿命减小。实验结果表明,少量掺杂Pr3+或Sm3+并未引起基质的结构的变化。

Ce^(3+)掺杂YAG透明陶瓷的制备与光性能研究

采用高纯微米级商业原料(≥99.99%)α-Al2O3、Y2O3和CeO2,用固相反应法制备了0.3at%Ce3+∶YAG透明陶瓷.粉体经行星式球磨,陶瓷素坯在1750℃真空烧结10h,真空度10-3Pa,双面抛光后,厚度为1.2mm的透明陶瓷试样在可见光区500~900nm的直线透过率可达80%左右,光学均匀性良好.荧光光谱分析表明,发射峰位于500~700nm之间,这是Ce3+的特征发射.结果表明,Ce∶YAG透明陶瓷的发光性能与相应的单晶相当,有望作为闪烁材料应用于中低能量射线(α、β粒子等)的探测.

溶胶-凝胶法合成YAG∶Ce^(3+)荧光粉及其发光性能研究

采用以硝酸盐为原料、柠檬酸为络合剂的溶胶-凝胶法,合成了YAG∶Ce3+纳米荧光粉,得到最低合成温度为1000℃。随烧结温度的升高,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。该荧光粉可被460 nm的蓝光LED有效激发,发射光谱为峰值在530 nm的一宽带。Ce3+掺杂浓度的不同并不影响光谱位置的变化,但对强度有一定影响,当x=0.06时发光强度比较理想。

基质组分改变对燃烧法合成YAG:Ce^(3+)微晶发光性能的影响

利用燃烧法在较低温度下制备了白光LED用YAG:Ce3+微晶。通过XRD研究了它的构成,发现分别用B3+、Ga3+离子替代Al3+和La3+、Gd3+替代Y3+离子后晶格发生了改变;并通过SEM观察了荧光粉的形貌。测量了该材料的激发光谱和发射光谱,发射峰的位置和强度随基质的改变而变化。用其它离子替代Y3+或Al3+离子可有效地实现发射光谱的红移和蓝移,以适应不同情况对波长的需要。

白光LED用YAG∶Ce^(3+)荧光粉的研究进展

白光LED技术对于合理利用能源、缓解能源危机和绿色照明具有重要意义。文章综述了近年来用于高效蓝光LED激发形成白光的YAG∶Ce3+荧光粉合成工艺研究的新进展及国内外发展现状,对高温固相反应法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、共沉淀法等方法优缺点进行了综合比较,并探讨了YAG∶Ce3+荧光粉在应用方面有待于提高的地方。对影响荧光粉的发光效率和转换效率的后处理工艺、粒度分布、发光性能各种因素进行了分析,并对今后的发展研究趋势进行了展望。

高能球磨与反应烧结合成YAG∶Ce^(3+)荧光粉的研究

采用高能球磨和反应烧结相结合的方法在1300℃、碳还原气氛下合成了YAG∶Ce3+荧光粉,通过X射线衍射分析(XRD)、场发射扫描电子显微镜图谱(FESEM)、荧光光谱(Ex,Em)研究了反应时间、Ce3+的掺杂量对荧光粉性能的影响。研究结果表明,当反应时间为6h时获得的产物为单一的YAG相,颗粒分布均匀且接近球形;当掺杂Ce3+的摩尔分数x=0.06时,荧光粉的相对发射强度最大。

YAG∶Ce^(3+)荧光粉的制备与发光性能

采用高温固相法制备Y3-xAl5O12∶xCe3+(x=0.05～0.9)荧光粉,利用荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜等对样品的发光性能、物相和形貌进行了测试分析。研究了Ce3+浓度、助熔剂、灼烧温度、灼烧时间等对样品发光性能的影响。结果表明,以Al(OH)3为原料,采用氟化物助熔剂可以获得颗粒细小均匀的荧光粉,研究结果对荧光粉的生产具有一定的意义。

YAG∶Ce^(3+)荧光粉的高温固相合成及发光研究

采用高温固相法合成YAG∶Ce3+发光材料。用正交试验法设计实验,确定Ce3+掺杂量、焙烧温度、焙烧时间的最佳条件。研究结果发现:(1)荧光粉发光强度的影响因素排列顺序是:焙烧温度>焙烧时间>Ce离子掺杂量。其中焙烧温度的影响最为关键,其次是焙烧时间的影响,而Ce离子掺杂量的影响较小。(2)用高温固相法制备YAG∶Ce3+荧光粉的最佳工艺参数为:焙烧温度1 600℃,Ce离子掺杂量0.10mol,焙烧时间4h,即A5B5C3组合。依此条件,合成的荧光粉发光最好。另一个最优组合是:焙烧温度1 600℃,Ce离子掺杂量0.08mol,焙烧时间4h,即A5B4C3组合。依此条件,合成的荧光粉发光也很好,但稍弱于A5B5C3组合。对合成YAG∶Ce3+发光材料的激发(343和467nm)、发射(529nm)光谱的峰形变化及跃迁性质进行了深入分析及指认。

钆或镧掺杂YAG:Ce^(3+)粉体的制备及其发光性能研究

以硝酸铝、氧化钇、氧化钆、氧化镧及硝酸铈为原料,尿素为燃烧剂,硝酸为溶剂,采用低温燃烧法制备了Gd3+或La3+掺杂YAG∶Ce3+粉体。利用XRD、光谱分析等分析方法研究了热处理温度、Gd3+或La3+掺杂量等因素对粉体的晶体结构、激发光谱和发射光谱的影响。结果表明:随Gd3+或La3+掺杂量的增加,粉体的发射光谱峰值红移幅度增大,发射强度略有降低,掺杂Gd3+粉体的发射光谱峰值最大红移18nm;掺杂La3+粉体的发射光谱峰值最大红移14nm。

白光LED用YAG∶Ce^(3+)荧光粉制备及其性能研究进展

系统介绍了YAG∶Ce3+荧光粉制备技术的研究现状,综述了目前制备中应用较多的溶胶-凝胶法、沉淀法、喷雾热解法、燃烧法、固相法等几种方法的国内外新进展,并对其优缺点进行了综合比较。分析了掺杂以及电荷补偿、助熔剂、包覆及热处理与使用温度等因素对荧光粉发光性能的影响,阐述了白光LED用YAG∶Ce3+荧光粉性能的研究进展及发展趋势。

YAG:Ce^(3+)荧光粉制备技术的研究进展

综述了白光LED用YAG∶Ce3+黄色荧光粉多种制备技术的新进展,包括固相反应法、溶胶-凝胶法、喷雾干干燥法、燃烧法、共沉淀法、共沉淀-熔盐法等,并对这些方法的优缺点进行了综合比较,展望了该领域的发展前景及研究趋势。

白光LED用YAG∶Ce^(3+)发光材料的性能增强研究

以硼酸和碱土氟化物作为助熔剂,调整助熔剂比例和组分,采用高温固相法合成一系列白光LED用YAG∶Ce3+发光材料。采用XRD、扫描电镜(SEM)和荧光光谱(PL)等对样品进行表征。研究表明,合适的助熔剂有助于降低样品的烧结温度,不会有杂相产生,加入不同浓度和成分的助熔剂对样品的发射、激发光谱形状和峰值波长位置无影响,但对发光强度影响较大;采用助熔剂质量分数为0.4%(0.2%H3BO3-0.2%BaF2)时,所合成样品的颗粒比较均匀,发光性能的增强最为有效。将其和蓝光Ga(In)N芯片封装成白光LED,光效也得到显著提高。封装后白光LED的色坐标为(0.3341,0.4190),色温为5470K,显色指数为67,光效可达到78.3lm/W,高于其它条件合成荧光粉封装的白光LED。

YAG:Ce^(3+)的合成与光谱性能研究

采用共沉淀法合成了 YAG:Ce3 + (Y3 Al5O12 :Ce3 + )光致发光荧光粉并测定了其激发光谱、发射光谱及粒度对发光强度的影响。结果表明 ,YAG:Ce3 + 荧光粉激发光谱为双峰结构 ,两主峰分别位于近紫外和可见光区 ,发射光谱为宽峰 ,峰值为 5 5 0 nm。X射线衍射 (XRD)分析表明该发光粉为纯 YAG晶相。

共沉淀-热处理工艺合成YAG:Ce^(3+)荧光粉的研究

采用共沉淀法制备Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)荧光体前驱粉末,采用差热分析(DTA)、傅里叶红外(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)等测试分析手段,对凝胶经不同温度烧成的Y3Al50.2:Ce3+荧光粉的成相过程、晶体结构及其发光性能进行了测试与分析。DTA和XRD结果表明,经1200℃煅烧后,凝胶转变为单相性良好的YAG立方相,空间群为Ia3d(230)。PL谱测试结果表明,煅烧热处理获得的YAG:Ce3+荧光粉的激发光谱由2个主峰位于340nm和469 nm的激发峰组成,分别对应于2F5/2→5D和2F7/2→—5D的跃迁;发射谱主峰位于537 nm,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射。不同Ce掺杂浓度的YAG:Ce3+荧光粉的发光性能研究结果表明,随着Ce掺杂浓度增加,荧光粉发光强度先增加后减小,呈现浓度淬灭现象,当x=0.06时,发光强度达到最大值。