白色长余辉材料CaxMgSi2O5＋x：Dy^3＋系列的发光性能

制备并研究了一系列具有白色长余辉的钙镁硅酸盐材料,CaxMgSi2O5+x∶Dy3+(x=1,2,3)。在紫外激发的发射谱中观察到来自Dy3+的4f组态内发射:对应4F9/2→6H15/2跃迁的蓝色发射(480nm)以及对应4F9/2→6H13/2跃迁的黄色发射(575nm)。低压汞灯(254nm)辐照后产生的长余辉光谱成分与发射谱相同,蓝光与黄光的混合组成白色光。对所研究的大部分样品,白色长余辉发射持续时间超过1h。研究了发射光强度对Dy3+浓度的依赖以及黄光与蓝光强度比与Dy3+掺杂浓度之间的关系,发现不同的基质有不同Dy3+浓度的依赖关系。室温以上的热释光谱表明所研究材料在室温以上具有丰富的热释光峰,因此有潜力进一步改善其长余辉性能。结合实验结果和以往研究,简要讨论了这一类材料的陷阱来源和长余辉发射机理。

前驱体预烧-共沉淀法制备SrAl2O4：Eu^2＋,Dy^3＋发光粉体及其发光性能

采用助熔剂预烧-共沉淀法制备初始荧光亮度较高的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光粉体,并利用XRD、SEM、PL光谱等表征手段研究了预烧结过程与硼酸掺杂对发光粉体的结构与荧光性能的影响。结果表明:在硼酸摩尔分数为0.3和300℃空气气氛下对前驱体预烧结2 h后,粉体的结晶性能得到改善,其初始荧光强度相对于未预烧的产品,提高了2倍多。初步研究了其发光机理,发现初始强度提高的原因是经过预烧结处理能够在Eu2+周围产生更多的氧缺陷,从而提高了发光中心的发光效率和强度。

微乳液法制备MAl2O4：Eu^2＋，Dy^3＋（M=Ca，Sr，Ba）发光材料及其发光性能

采用微乳液法合成了MAl2O4：Eu^2＋，Dy^3＋（M=Ca，Sr，Ba）长余辉发光材料，并对其晶体结构和发光性能进行了比较与讨论。XRD分析表明，所合成的Ca2O4：Eu^2＋，Dy^3＋，SrAl2O4：Eu^2＋，Dy^3＋粉体为单斜晶系结构，BaAl2O4：Eu^2＋，Dy^3＋粉体为六方晶体结构。MAl2O4：Eu^2＋，Dy^3＋（M=Ca，Sr，Ba）发光材料的激发光谱都为一宽带连续谱，表明从紫外至可见光均可有效的激发该材料。发射光谱的发射波长峰值分别为440nm（M=Ca），520nm（M=Sr）和496nm（M=Ba）。对应的发光颜色分别为蓝色、黄绿色和蓝紫色。余辉衰减曲线分为快衰减、中间过渡衰减和随后极长的慢衰减过程，符合双曲线方程I=At^-n，余辉亮度与时间顺序为Sr〉Ca〉Ba。

Na^+,Dy^3+,Eu^3+掺杂YAG荧光粉的光学性能

本文用高温固相法制备了Na^+,Dy^3+,Eu^3+掺杂YAG系列荧光粉。通过改变掺杂的Dy^3+浓度、激发波长、掺杂Na^+,研究其对发光的影响。X射线衍射结果显示,硼酸、Na^+、Dy^3+、Eu^3+掺入基本不影响YAG的立方晶相,且随Na^+、Dy^3+、Eu^3+浓度增加,样品衍射峰位置向小角度偏移。用λem=590 nm监测Dy^3+,15%Eu^3+共掺YAG粉体,随Dy^3+浓度增加,Eu^3+和Dy^3+的激发强度均先增大后减小。当用λex=366 nm激发Dy^3+,15%Eu^3+共掺YAG粉体,此时存在Eu^3+→Dy^3+的能量传递,计算得到Eu^3+→Dy^3+的能量传递效率为84.23%。相比10%Dy^3+,15%Eu^3+共掺YAG,掺入0.5%Na^+后,样品中Dy^3+发光增强1.5倍,色坐标(0.3481,0.397),色温5010 K,接近标准白光。用λex=394 nm激发Dy^3+,15%Eu^3+共掺YAG粉体,此时存在Dy^3+→Eu^3+的能量传递,计算得到Dy^3+→Eu^3+的能量传递效率为88.9%。相比10%Dy^3+,15%Eu^3+共掺YAG,掺入0.5%Na^+后,Eu^3+发光增强1.8倍,色坐标(0.4667,0.4168),色温2650 K,达到商用暖白光标准。

SrAl2O4∶Eu^2+,Dy^3+长余辉发光粉末表面改性及表征

用KH-560硅烷偶联剂对SrAl2O4∶Eu2^+,Dy^3+长余辉发光粉末进行表面改性。通过测定改性样品表面的吸油值确定偶联剂添加量,并利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、接触角测量仪及长余辉荧光粉测试仪分别表征样品改性前后的性能变化。结果表明,硅烷偶联剂添加量为3%时,SrAl2O4∶Eu^2+,Dy^3+长余辉发光粉末吸油值减小至33.25%;部分偶联剂以Al-O-Si的方式接枝在长余辉发光粉末表面;改性后长余辉发光粉末疏水性提高,发光亮度略微降低。

Ba3Ga(PO4)3：Dy^3＋荧光粉阴极射线发光研究

本文研究了采用高温固相法合成的Ba3Gd(PO4)3:Dy3+荧光粉的阴极射线发光特性。测试并比较了电子轰击前后荧光粉的CL谱、色坐标以及PL谱变化。Ba3Gd(PO4)3:0.06Dy3 +荧光粉的色坐标为x =0.454 ,y =0.424 ,Tc=2889.3K。测试结果显示该荧光粉是一种低色温、暖白光荧光粉,并且具有高的饱和电流,有耐大电流密度电子束轰击的能力。

Y3MgAl3SiO12:Dy^3+,Eu^3+荧光粉的能量传递与暖白光实现

采用高温固相法合成了Dy^3+、Eu^3+共掺杂Y3MgAl3SiO12石榴石型荧光粉。采用XRD、荧光光谱仪等仪器对样品的结构以及光谱特性进行表征,探究了Dy^3+/Eu^3+在Y3MgAl3SiO12基质结构中的光谱特征以及离子间的能量传递机制。在367 nm近紫外光激发下,Y3MgAl3SiO12:Dy^3+,Eu^3+的发射光谱包含Dy^3+的6F9/2到6H15/2和6H13/2的电子跃迁特征发射(487 nm蓝光和592 nm黄光)和Eu^3+的5D07F2 and 5D07F4特征发射峰(616 nm和710 nm红光)。在400~500 nm范围内Dy^3+发射谱与Eu^3+激发谱重叠,表明Dy^3+与Eu^3+之间存在着能量传递,能量传递的机理为电四极-电四极相互作用。该荧光粉通过调整Dy^3+和Eu^3+的掺杂浓度比封装近紫外LED芯片,可以实现单基质暖白光LED照明。

白光荧光粉Ba3Y2B6O15∶Dy^3+的制备及发光性能研究

通过高温固相法制备白光荧光粉Ba3Y2B6O15∶Dy^3+,并利用XRD和光致发光光谱分别对样品的晶体结构和发光性能进行表征。结果表明,Dy^3+作为发光中心取代Y3+进入基质Ba3Y2B6O15的晶格中并未改变其晶体结构。样品的激发光谱是由Dy^3+的f-f特征激发跃迁组成,主峰为353nm。样品的发射光谱由Dy^3+的两个特征发射跃迁4F9/2→6 H15/2(483nm)和4F9/2→6 H13/2(575nm)组成;由于Dy^3+主要处于高对称性的格位,Dy^3+发射以磁偶极跃迁4F9/2→6 H15/2为主。发生浓度淬灭的主要原因是Dy^3+离子之间的双极子-双极子相互作用。样品Ba3Y2B6O15∶0.06Dy^3+的发光强度最高,其CIE色坐标和相关色温分别为(0.3122,0.3676)和6282K,位于白光区域,接近于标准白光源D65。随着温度的升高,由于热猝灭,样品的发光强度逐渐下降;当温度达到140℃时,样品的发光强度下降50%。基于Arrhenian公式计算,相对应的热活化能为0.3056eV,高于白光Na3GdP2O8∶Dy^3+。实验表明,单基质的Ba3Y2B6O15∶Dy^3+可作为白光荧光粉应用于UV-LED器件中。

SrBPO5:Dy^3+荧光粉的制备及光谱性能研究

通过高温固相法制备了用于紫外激发的系列SrBPO_5:Dy^(3+)荧光粉,并对样品进行了XRD分析和发光性能测试。结果表明,合成样品为单一相的SrBPO_5材料;在388 nm紫外光激发下,样品的发射光谱包括485和575 nm两个发射峰。研究了Dy^(3+)浓度,Mg^(2+)加入量,烧结温度以及电荷补偿剂对发射光谱的影响。当Dy^(3+)掺杂摩尔浓度为4 mol%时发光强度最强;随着Mg^(2+)的加入量的增加B/Y峰的强度比不断增加;最佳烧结温度为1 100℃;Na^+作为电荷补偿剂效果最佳。该荧光粉有较强的黄色发射峰,可以增强UV激发的白光LED的黄光成分从而提高其穿透雾霾的能力。

掺Dy^3＋的Ge-Ga-S玻璃上转换发光性质的研究

采用熔融-猝冷法制备了Dy^3＋掺杂的Ge-Ga-S玻璃样品，用差热分析法分析了玻璃的热学稳定性，研究了该玻璃样品的吸收光谱性质。应用Judd—Ofelt理论计算了Dy^3＋的振子强度、自发辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数，并拟合了相应的强度参数皿（t=2，4，6）。探讨了862nm波长激发下玻璃上转换发光的机理，以及掺杂离子浓度与上转换发光强度的关系。结果表明862nm激光泵浦掺杂0、5wt％Dy^3＋的玻璃样品，可以观察到很强的576nm的黄光，对应于Dy^3＋;^4F9／2→^6H13／2的跃迁。

单一基质白光荧光粉CaWO4∶Dy^3+的合成及荧光性能研究

采用高温固相法,成功制备了Dy^3+离子掺杂的CaWO4∶Dy^3+发光材料。利用X射线衍射、拉曼光谱和荧光光谱对其结构和荧光性能进行表征,探讨了Dy^3+浓度对CaWO4∶Dy^3+结构和发光性能的影响。结果表明:Dy^3+可以有效掺入到CaWO4基质中,且不改变基质原有的晶体结构,获得单一的白钨矿结构。用基质吸收峰激发CaWO4∶Dy^3+晶体,由发射谱推测样品中基质和Dy^3+之间存在能量传递。对比不同掺杂浓度下Dy^3+的离子发射光谱,发现随掺杂浓度的不同,480nm(蓝)和575nm(黄)的发射强度有明显变化,证实浓度为4%(摩尔分数)时强度达最大。

纳米包覆法制备SrAl2O4：Eu^2＋，Dy^3＋发光粉及铁杂质猝灭研究

利用纳米包覆技术制备了掺杂不同含铁量的发光粉SrAl2O4：Eu^2＋，Dy^3＋通过透射电子显微镜（TEM）研究了纳米氧化铝水合粒子的包覆过程。通过X射线衍射（XRD）、光谱测量等分析手段研究了铁杂质对发光粉}生能方面的影响。结果表明，微量铁的引入没有使发光粉的晶相结构发生变化，但却大大降低了其发光强度。随着铁含量从0．001mol增加到0．01mol，余辉平均发光强度下降了50％，这种变化可能是由于Fe^3＋-O^2-知中心将一部分能量传递到红外区域引起的，同时首次发现了铁在铝酸锶晶体中的红外发光现象。

Sr2Mg1-xCaxSi2O7:Eu^2+,Dy^3+蓝色长余辉发光材料的合成及余辉性能调控

为了调控长余辉发光材料的余辉寿命,利用Ca^2+对长余辉材料基质中的Mg^2+进行不同程度取代,即通过高温固相法制备了一系列Sr2Mg1-xCaxSi2O7:Eu^2+,Dy^3+(x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0)长余辉发光材料。通过高温固相法制备的样品相较于溶胶-凝胶法所得样品具有更好的晶体结构,发光性能也更好。X射线衍射结果表明,随着原料中Ca^2+含量的增加,合成样品的衍射峰逐渐往高角度移动,表明该基质内Ca^2+已经取代Mg^2+的晶格位置,使晶格发生变化,晶体场发生改变。样品发射峰位于487~492 nm,为蓝色发光材料。通过观察余辉衰减图和初始余辉亮度值可知,随着Ca^2+含量的增加,样品的余辉衰减寿命和发光强度逐渐减小。以上性质有望使该材料在需要短寿命余辉产品领域有新的应用前景。

Interaction of Rare Earth Ions in Sr2MgSi2O7：Eu^2＋,Dy^3＋ Material

To discuss the function of Eu and Dy and their interaction in Sr2 Mg Si2O7：Eu^2＋,Dy^3＋ long afterglow material,the Eu and Dy single doped and their co-doped Sr2 Mg Si2O7：Eu^2＋,Dy^3＋ were prepared.The samples were characterized by X-ray diffraction（XRD）,decay curves,photoluminescence（PL）,and thermoluminescence（TL）.The results indicate that Sr2 Mg Si2O7：Eu has afterglow properties,and the doping of Eu ion in Sr2 Mg Si2O7：Eu^2＋,Dy^3＋ can lower the depth of traps.Eu ion can not only serve as luminescence center,but also produce traps in the matrix,meanwhile,it also exerts certain influences on the traps produced by Dy in Sr2 Mg Si2O7：Eu^2＋,Dy^3＋.The Dy ion can not act as luminescence center but relates to the change of the traps in the Sr2 Mg Si2O7 matrix.

溶胶-凝胶法制备Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)白光发射荧光粉及其性能

通过溶胶-凝胶法制备了具有白光发射的Gd_(4)Ga_(2)O_(9):x%Dy^(3+)荧光粉,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱等对产物的物相结构、形貌、组分和光学性能进行研究,并分析了Dy^(3+)掺杂量对样品的影响。XRD结果表明,所制备的样品为Dy^(3+)掺杂的Gd_(4)Ga_(2)O_(9)单斜晶体和少量Ga_(2)O_(3)杂质相的混合物。紫外-可见漫反射光谱结果表明制备的Dy^(3+)掺杂Gd_(4)Ga_(2)O_(9)晶体是一种光学带隙为5.29 eV的直接带隙半导体。荧光检测结果表明Dy^(3+)掺杂Gd_(4)Ga_(2)O_(9)荧光粉可被属于Gd^(3+)激发带的275 nm紫外光有效激发,并在490 nm和575 nm附近分别发射出属于Dy^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(6)H_(15/2)和^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)跃迁的蓝色和黄色的强烈光,证实在Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)样品中存在显著的由Gd^(3+)到Dy^(3+)的能量传递发光现象。同时,对其发光机制进行了讨论。样品的发光强度随着Dy^(3+)掺杂量的变化而变化,同时影响着样品的发光颜色,Dy^(3+)掺杂量为1.5%和2%时制备的荧光粉可在紫外光激发下分别发射出CIE色坐标为(0.3362,0.3512)和(0.3381,0.3523)、相关色温为5340 K和5263 K的白色光。研究结果表明Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)是一种潜在的紫外光激发白光发射荧光材料。

碱金属离子共掺Sr_(3)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶Dy^(3+)发光性能研究

本文采用高温固相法制备了一系列新型Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶xDy^(3+)(x=0~0.40)(摩尔分数)及Sr_(2.68)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶0.16Dy^(3+),0.16M^(+)(M=Li、Na、K)荧光粉。EDS能谱分析证实该荧光粉中存在Sr、Ga、Ge、O、Dy元素。系列Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶xDy^(3+)在350 nm光激发下产生了以568 nm为主波长,对应于^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)跃迁的强黄光发射。荧光粉的发射光谱显示,其发射强度随Dy^(3+)浓度的增加而变化,且当x=0.16时达到最强。共掺杂碱金属M(M=Li、Na、K)作为电荷补偿离子,其中Li^(+)对增加Dy^(3+)的发射强度效果最明显,使得荧光粉的发射强度提高到没有电荷补偿离子时的2倍。此外,随着Dy3+掺杂浓度的提高,荧光粉的荧光寿命不断减少。最后探讨了荧光粉Sr_(2.68)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶0.16Dy^(3+),0.16Li^(+)的CIE色度坐标和热稳定性,其CIE色度坐标为(0.3719,0.4046),位于黄色区域,在453 K的发光强度约为其室温发光强度的95.5%。因此,Dy^(3+),Li^(+)共掺杂Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)荧光粉是潜在的显示器件和白光LED器件候选材料。

燃烧-发泡法制备不球磨SrAl_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)长余辉粉体材料

向体系内添加分散剂、燃烧剂、发泡剂和矿化剂,于低温下进行燃烧-发泡反应,一步制备了不球磨的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉粉体材料。XRD分析表明,相纯度较高,晶粒尺寸为约35.2nm。FS结果显示,产品有371.8nm、398.6nm、410.0nm和420.4nm 4个主要激发峰,发射峰位于517.2nm,余辉时间达数小时。该方法具有反应时间短,合成温度低,产物发光亮度好,不用球磨就能得到粉体的优点。

具有持续反应活性的g-C_(3)N_(4)/Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)复合材料的光学-催化行为研究

为促进环境友好型光催化技术的应用推广,通过热解聚合方式将g-C3N4负载于多孔Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)蓝色长余辉荧光粉上,制备具有持续反应活性的g-C_(3)N_(4)/Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)复合材料。首次采用累积污染物降解效率等一系列指标评价材料在光照及暗态下综合去除污染物效果。通过微观表征手段和NO去除试验研究了单组分复配质量比对复合材料的光学及催化性能的影响。结果表明,g-C_(3)N_(4)的复合对Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)的荧光强度和余辉性能产生了不利影响;但光照下,提高的光生载流子分离效率和光吸收能力使复合材料的光催化活性增强;暗态下,内在光源Sr_(2)MgSi_(2)O^(7):Eu^(2+),Dy^(3+)的存在赋予了复合材料持续去除NO的能力,该能力的持续时间与余辉亮度、光催化活性有关。本研究有助于推动持续活性光催化体系的发展。

Dy^(3+):Y_(3)Al_(5)O_(12)晶体的光谱与黄色激光性能

近年来,黄色激光晶体在激光显示、激光医疗、激光雷达(光探测和测距)、玻色-爱因斯坦凝聚、原子冷却和俘获等领域具有广泛的应用,吸引了研究人员极大的兴趣。随着蓝光LD泵浦源的商用化,直接泵浦Dy^(3+)掺杂激光晶体可输出黄色激光,对应^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)跃迁。本工作采用提拉法生长了Dy^(3+)掺杂浓度分别为0.5%、1.0%、2.0%、3.0%和4.0%(原子分数)的Dy^(3+):Y_(3)Al_(5)O_(12)(Dy:YAG)晶体,并分析了晶体开裂的原因。基于Judd-Ofelt理论计算了J-O强度参数,并利用其评估了不同掺杂浓度的Dy:YAG晶体的其它激光参数。综合讨论了Dy^(3+)掺杂浓度对荧光分支比、受激发射截面、量子效率等光谱性能的影响。在五个晶体样品中,1.0%Dy:YAG晶体在447 nm激发下实现了582 nm最大的受激发射截面值和最强的荧光强度值,荧光寿命较长,达到0.823 ms。与之相比,2.0%Dy:YAG晶体发射参数值略低,但是其吸收系数更大。研究结果表明,激光二极管泵浦的Dy:YAG黄色激光晶体中Dy^(3+)离子的浓度为1.0%和2.0%较为合适,并基于2.0%Dy:YAG晶体实现了连续黄色激光输出,最大功率为166.8μW,激光峰值波长为582.5 nm。

Dy^(3+)掺杂SrGdGa_(3)O_(7)晶体的晶体生长,结构、光学和可见光荧光特性

采用Chzochralski方法成功生长了Dy^(3+)掺杂的SrGdGa_(3)O_(7)晶体,并对其结构和光学特性进行了详细研究。基于XRD数据,采用Rietveld法优化了晶体的晶格参数。分析了Dy:SrGdGa_(3)O_(7)晶体的偏振吸收谱、偏振发射谱和荧光衰减曲线。在452 nm处,π偏振和σ偏振对应的吸收截面分别为0.594×10^(-21)和0.555×10^(-21)cm^(2)。计算得到的有效J-O强度参数Ω_(2)、Ω_(4)和Ω_(6)分别为5.495×10^(-20)、1.476×10^(-20)和1.110×10^(-20)cm^(2)。J-O理论分析和荧光光谱表明:在452 nm激发下,Dy:SrGdGa_(3)O_(7)晶体4F9/2→6H_(13/2)跃迁在可见光波段具有最高的荧光分支比和荧光强度,在574 nm处的π和σ偏振发射截面分别为1.84×10^(-21)和2.49×10^(-21)cm^(2)。Dy^(3+):4F9/2能级的辐射寿命和荧光寿命分别为0.768和0.531 ms,量子效率为69.1%。研究结果表明:Dy^(3+):SrGdGa_(3)O_(7)晶体是一种潜在的可用于蓝光LD泵浦实现黄激光的材料。