激光照明用YAG∶Ce-CaF_(2)荧光陶瓷的冷烧结制备

荧光陶瓷是激光照明的关键材料。为探究低温制备荧光陶瓷的可行性,采用冷烧结工艺在425℃成功制备了致密度高、晶粒尺寸均匀、相界分明的YAG∶Ce-CaF_(2)复合荧光陶瓷。结果表明:发光相与基体之间没有可检测到的界面反应;制备的荧光陶瓷具有较高的量子效率(74.3%)、较好的热导率(室温可达9.4 W·m^(-1)·K^(-1))、优异的热稳定性(在400 K时发光强度仅损失4.3%);在蓝光激光(451 nm)激发下,复合荧光陶瓷表现出良好的黄光发射,并展现出光通量为910.7 lm和流明效率为91.07 lm·W^(-1)的高亮度白色激光照明,其荧光寿命无衰减(66 ns),相关色温为4483~8247 K,显色指数为73.4~83.6。冷烧结工艺是低温条件下制备性能优良荧光陶瓷的新方法。

白光LED用新型Ce,Pr掺杂的YAG单晶荧光材料的光谱性能研究

为了改善白光LED用荧光材料效率低、均匀性差、光衰大、寿命短及物化性能差等不足,本文采用单晶荧光材料取代荧光粉来制备白光LED,并对白光LED用新型YAG单晶荧光材料的制备和光谱性能进行了研究.采用提拉法生长了白光LED用Ce∶YAG及Pr,Ce∶YAG晶体,并通过吸收光谱,激发、发射光谱对晶体材料的光谱特性进行表征.研究表明,Ce∶YAG单晶荧光材料可以被发射波长460 nm左右的蓝光芯片有效激发,产生一个范围为480~650 nm宽峰发射.通过Pr3＋,Ce3＋离子共掺杂可以有效补偿Ce3＋离子单掺杂YAG荧光材料发光中的红色发光成分.

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.

温梯法生长76mm Ce∶YAG闪烁晶体的研究

首次采用温度梯度法 (TGT)成功生长了直径为 76mm高光学质量的Ce :YAG高温闪烁晶体 ,采用ICP AES测试了Ce离子在Ce:YAG晶体中的分凝系数约为 0 .0 82。在室温下 ,测试了原生态Ce :YAG晶体的吸收光谱和X射线激发发射光谱 (XEL)。吸收光谱显示了Ce3 + 离子的 3个特征吸收带 ,对应的中心波长分别为 2 2 3nm ,340nm及4 6 0nm ;XEL发射谱表明Ce :YAG的发射峰为 5 5 0nm ,能与硅光二极管有效地耦合。

Ce,Pr掺杂的YAG微晶玻璃的制备及光谱性能

以Y2O3-A12O3-SiO2-Li2O-K2O-Na2O玻璃作为Ce,Pr掺杂基质玻璃,制备出白光LED用Ce:YAG和Ce,Pr:YAG微晶玻璃。使用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、荧光光度计对微晶玻璃的晶相、微观形貌、光谱性能及荧光寿命进行了研究。结果表明:掺杂铈或铈镨共掺杂的基质玻璃在1400℃热处理得到YAG纯相;Ce:YAG和Ce,Pr:YAG微晶玻璃在466 nm有特征激发峰;在蓝光芯片激发下,Ce:YAG微晶玻璃在480～700 nm产生有效发射,发射光谱中心波长531 nm,铈镨共掺微晶玻璃在609 nm有窄的发射峰,能提高LEDs的显色性。浓度掺杂实验表明镨的较佳掺杂浓度是Ce:Pr为5:6。Ce:YAG和Ce,Pr:YAG微晶玻璃的荧光衰减曲线表明:Ce:YAG微晶玻璃荧光寿命比Ce,Pr:YAG微晶玻璃长。

YAG∶Ce发光材料合成的助熔剂研究

采用高温固相法合成YAG：Ce荧光粉时，传统的以硼酸为助熔剂的产物硬度很大，处理过程中容易破坏晶体形貌，影响发光性能。采用氟化物助熔剂（MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、AlF3）及它们与H3BO3混合助熔剂来制备YAG：Ce，研究了助熔剂种类及其浓度对制得的粉体发光性能的影响，比较了它们的晶体形貌与物相组成。结果表明，采用不同助熔剂合成的YAG：Ce的激发光谱及发射光谱基本相同，而BaF2、AlF3、SrF2及它们与H3BO3的混合助熔剂系列，可在一定程度上降低产品硬度、提高产品发光亮度；其中H3BO3-SrF2系列、H3BO3～BaF2系列的晶化程度与粒度分布均有改善；H3BO3～BaF2系列的物相组成比较纯，除Y3Al5O12：主相外基本无杂相。

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.

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。

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。

Ce∶YAG单晶复合红色荧光粉的制备及其在白光LED上的应用

采用提拉法生长了Ce∶YAG单晶,并以Ce∶YAG单晶取代传统Ce∶YAG荧光粉用于制备白光发光二极管(LED),研究了Ce∶YAG单晶厚度的变化对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响。由于460 nm蓝光芯片激发的Ce∶YAG单晶白光LED缺少红光成分,采用流延法将红色荧光粉CaAlSiN_3∶Eu^(2+)涂覆在Ce∶YAG单晶衬底上制备白光LED。制备的白光LED色度随红粉含量的变化由冷白光逐渐向暖白光区域移动,色温逐渐降低、显色指数上升。研究结果表明Ce∶YAG单晶复合红色荧光粉的方式可以应用于大功率LED照明。

电荷补偿剂对YAG:Ce荧光粉效率的影响

在研制传统的YAG:Ce3+荧光粉过程中引入NH4F作为助熔剂,BaF2和MgF2作为电荷补偿剂,使得荧光粉的性能得到有效的改善。助熔剂的引入使YAG:Ce3+荧光粉的合成温度由原来的1600℃降低到1340℃左右,这对于降低生产成本有着十分重要的意义。引入BaF2和MgF2作为电荷补偿剂,荧光粉的发光强度得到有效的提高。尤其是引入MgF2后,光致发光强度提高了42%。从XRD谱可以看出,Mg和Ba进入晶格取代了Y。通过对晶格常数的计算,发现Mg的引入可以部分补偿Ce3+掺杂带来的晶格增大。同时电荷补偿剂的引入使荧光粉达到电荷平衡:2AYYx→2Mg′Y→VO¨、2YYx→2Ba′Y+V¨O减少了烧制过程中产生的氧空位缺陷的影响,从而减少了由于氧空位带来的无辐射跃迁。另外,以杂质离子的半径和原子的电负性为出发点,对发射光谱的峰位相对移动作了定性的解释。

光学基质粉体YAG及荧光粉体Ce:YAG的制备与表征

采用共沉淀法制备出尺寸分布均匀、分散性良好的立方相钇铝石榴石(YAG)与Ce:YAG纳米粉体。考察了煅烧温度和时间对粉体物相和颗粒大小的影响及Ce3+的掺杂量对Ce:YAG粉体的荧光光谱的影响。借助IR、XRD、BET、SEM和荧光分析仪等测试手段对前驱体、YAG及Ce:YAG纳米粉体进行了表征与分析。结果表明:共沉淀前驱体经900℃煅烧2h后可得到纯立方相的YAG(Ce:YAG)纳米粉体;所得Ce:YAG粉体具有较好的荧光特性且Ce3+的掺杂量增加会造成其荧光光谱红移。

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.

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。

用于白光LED的掺杂Ce-YAG荧光玻璃的研制

制备并测试了一种新的用于白光LED的掺杂Ce—YAG荧光玻璃。分别在1300～1500℃的空气和氮气中制备出Ce—YAG荧光玻璃。在对不同工艺条件下制得的样品进行了对比和分析的基础上，得到了较理想的制备工艺。结果表明，制得的Ce-YAG荧光玻璃被波长为465nm（蓝色LED的波长）的光波激发，于550nm处出现发射峰，表明该样品可应用于白光LED的封装。

白光LED用Ce,Re:YAG单晶的研究进展

通过Ce,Re:YAG单晶替代荧光粉与蓝光芯片产生白光是近几年发展起来的新方法。本文对Ce,Re:YAG单晶的主要制备方法进行了说明。综述了目前国内外用于白光LED的Ce:YAG系列单晶的研究进展,并对其研究成果进行了分析,给出了部分具有代表性的荧光光谱图。最后对晶片式白光LED的发展前景进行了展望。

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。

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。

喷雾热解制备YAG∶Ce荧光粉及其发光性质表征

采用喷雾干燥热解二步法制备Y3Al5O12∶Ce荧光粉.利用X射线衍射、分子荧光光度法等研究柠檬酸和NaF等助剂添加对荧光粉结构与发光性能影响规律.结果表明,热解温度为1 100℃时,荧光粉中已不含YAP等过渡相;NaF能够增加荧光粉的光致发光强度,浓度为0.30 g.L-1时其发光强度最大;加入柠檬酸能够改善荧光粉成型性能,且以与金属离子等摩尔加入时最佳;制备的荧光粉在467 nm处获得最大激发,相应的发射光谱为峰值波长530 nm处的宽带发射.