Lu-Eu共掺杂Ga_(2)O_(3)的光电性质的第一性原理计算

宽禁带半导体β-Ga_(2)O_(3)因为具有优良的物理化学性能而成为研究热点.本文基于DFT(Density Functional Theory)的第一性原理方法,先采用PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)中的GGA(Generalized Gradient Approximation)和GGA+U(Generalized Gradient Approximation-Hubbard U)的方法计算了本征β-Ga_(2)O_(3),Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga_(2)O_(3)及Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga_(2)O_(3)结构的晶格常数、能带结构和体系总能量.发现采用GGA+U的方法计算的带隙值更接近实验值,于是采用GGA+U的方法计算了本征β-Ga_(2)O_(3),Lu掺杂的β-Ga_(2)O_(3)以及Lu-Eu共掺杂的β-Ga_(2)O_(3)结构的能态总密度、介电函数、吸收谱以及反射率等.由计算结果得知β-Ga_(2)O_(3)的带隙为4.24 eV,Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga_(2)O_(3)的带隙为2.23 eV,Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga_(2)O_(3)的带隙为0.9 eV,均为直接带隙半导体,掺杂并未改变β-Ga_(2)O_(3)的带隙方式.光学性质计算结果表明在低能区掺杂浓度为12.5%的Lu和Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga_(2)O_(3)的吸收系数和反射率均强于本征β-Ga_(2)O_(3),Lu-Eu掺杂β-Ga_(2)O_(3)的吸收系数和反射率又略强于Lu掺杂β-Ga_(2)O_(3),表明Lu-Eu掺杂β-Ga_(2)O_(3)的材料有望应用于制备红外光电子器件.

MgO/Eu_2O_3共掺杂对Al_2O_3陶瓷微波介电性能的影响

利用湿化学法制备了MgO/Eu2O3共掺Al2O3陶瓷,研究了不同的MgO/Eu2O3掺杂量对Al2O3陶瓷物相组成、显微结构和微波介电性能的影响。结果表明:适量的MgO/Eu2O3共掺有助于Al2O3的致密化和晶粒生长。在介电性能方面,MgO/Eu2O3共掺对Al2O3陶瓷的介电常数没有明显的影响,但对介电损耗的影响显著。随着Eu2O3含量的增加,Al2O3陶瓷的Q×f值会呈现先增加后下降的变化趋势。0.05wt%MgO/0.10wt%Eu2O3共掺的样品在1590℃下保温4 h获得的微波介电性能最佳,εr^9.82,Q×f^225,225 GHz。Q×f值的这种变化可能与样品微观结构的变化相关。先是随着MgO/Eu2O3共掺量的增加,晶粒尺寸不断增加,晶界不断减少,这有利于Q×f值的提高;接着,当MgO/Eu2O3共掺量进一步增加时,晶粒尺寸不断下降,晶界增多,这会导致样品Q×f值的降低。另外,应力和第二相也可能对Q×f值的变化产生影响。

共掺Tm3＋离子对CaAlSiN3∶Eu2＋红色荧光粉发光性能的影响

通过高温固相法,合成了Eu^(2+)单掺和Eu^(2+)、Tm^(3+)共掺CaAlSiN_3荧光粉。结合荧光光谱、余辉发射光谱和余辉衰减曲线及热释发光等测试手段对其进行了表征分析。结果表明,CaAlSiN_3∶Eu^(2+)具有主峰位于630 nm的明显的红色长余辉发光;共掺杂Tm^(3+)离子的引入,产生了654和800 nm的荧光和余辉,同时,Tm^(3+)的共掺,使CaAlSiN_3∶0.1%Eu^(2+),Tm^(3+)样品位于89.0℃热释光峰位消失,表明Tm^(3+)共掺杂改变了CaAlSiN_3∶Eu^(2+)荧光粉中的陷阱能级及其分布,从而减弱了CaAlSiN_3∶Eu^(2+)的630 nm红色可见光部分余辉发光性能。

Fe^(3+)、Eu^(3+)共掺纳米TiO_2光催化降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯

采用溶胶-凝胶-微波法制备Fe3+、Eu3+共掺杂纳米TiO2(Fe/Eu-TiO2),并通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(FS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定(BET)等手段对其进行表征。结果表明:在500℃氮气保护下退火制得的Fe/Eu-TiO2为锐钛矿相纳米颗粒,平均粒径为20—50 nm;对可见光的响应范围为370—770 nm。光催化降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯(多菌灵)的实验表明,Fe3+、Eu3+共掺杂对TiO2光催化表现出协同增效作用,在可见光下能产生更多的羟基自由基,对多菌灵降解速率常数kapp为0.046 66 min-1,大于分别单掺Fe3+和Eu3+的TiO2纳米粒子。

Bi^(3+)共掺和能量传递对BaY_2Si_3O_(10):Eu^(3+)发光的调制和增强

荧光粉BaY_2Si_3O_(10):Bi^(3+),Eu^(3+)经高温固相法制备并由X-ray衍射谱仪分析其物相结构。实验结果显示Bi^(3+)共掺下BaY_2Si_3O_(10):Eu^(3+)的激发光谱呈现一个有明显增强的宽电荷转移带(CTB)和系列Eu^(3+)的f-f窄吸收峰,发射谱为Eu^(3+)的~5D_0—~7F_J橙-红光发射。当用285 nm紫外光激发时,Bi^(3+)到Eu^(3+)间存在有效的能量传递,导致Bi^(3+)的宽带紫外发射(中心345 nm)强度减弱,而Eu^(3+)的橙-红光发射显著增强;随着Eu^(3+)浓度的增加,能量传递效率也随之提高。最佳Eu^(3+)浓度为0.4摩尔百分比,此后荧光粉发射强度发生浓度猝灭。结果表明Bi^(3+)共掺时明显改善和提升荧光粉在电荷转移带(200~350 nm)的激发效率。Bi^(3+)到Eu^(3+)间主要的能量传递机制是通过四极-四极相互作用实现,并且能量传递的临界作用距离是1.604 nm。

溶胶-凝胶法制备Eu^(3+)-Ce^(3+)共掺杂TiO_2及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Eu^(3+)-Ce^(3+)共掺杂TiO_2纳米粉体,以亚甲基蓝溶液为目标降解物、用正交试验方法考察了内部因素和外部因素对掺杂样品的光吸收和光催化性能的影响,同时采用XRD、FE-SEM、UV-Vis吸收谱等表征了样品结构与性能。结果表明,最佳的实验方案是热处理温度为550℃、Ce^(3+)的掺杂量为0.02mol%、Eu^(3+)的掺杂量为0.2mol%,最佳的外部环境是共掺杂TiO_2纳米粉体光催化剂加入量为0.15 g/50 mL、亚甲基蓝溶液的初始pH值及浓度分别为6.5和10 mg/L。样品的晶粒尺寸在20 nm左右,共掺样品的光催化率明显比单掺和未掺样品的高,且吸收边向可见光红移了53nm左右。共掺样品对亚甲基蓝降解反应符合一级动力学模式。共掺样品光催化率的提高归因于Eu^(3+)和Ce^(3+)的协同作用,一方面增加有效的空穴电子数;另一方面可使样品吸收更低能量的波长而被激发。

Eu^3+,Tb^3+共掺杂的NaGd(WO4)2颜色可调荧光粉的水热合成及发光性质研究

在不添加任何模板剂的情况下,采用温和水热法,制备了一系列NaGd0.96-x(WO4)2∶0.04Tb3+,xEu3+(x=0,0.005,0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12,0.14,0.16,0.18)荧光粉。采用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光分光光度计分别对所得样品的物相结构、形貌粒度及发光性能进行分析表征。结果表明:所合成的样品为NaGd(WO4)2的纯相,属四方晶系白钨矿结构。其形貌为规整的四方盘形,尺寸均一、分散性良好。系列样品均能被近紫外光有效激发,通过改变NaGd(WO4)2中Eu^3+/Tb^3+的掺杂浓度,实现了对荧光粉发光颜色由绿色到红色的全色调控。

Ce^(3+)共掺杂对Y_2O_3:Eu^(3+)荧光粉的发光性能和颗粒形貌的影响

采用化学反应与高温固相反应相结合的方法制备了Ce3+和Eu3+共掺杂Y2O3荧光粉,利用X射线衍射和扫描电镜分析,发现Ce3+离子共掺杂对Y2O3:Eu3+荧光粉的颗粒形貌有显著的影响,随着Ce3+离子浓度的改变,形貌可从球型转变为管状。荧光光谱分析表明,所制备的共掺杂荧光粉主要发射位于614纳米的红光峰和位于587纳米的发射带。随着Ce3+离子浓度的增加,Eu3+离子的614纳米发射峰和587纳米发射峰的强度显著增强。本文还详细讨论了Ce3+离子对Eu3+离子的发光产生增强效应的物理机制。

Tb^(3+)共掺杂Al_2O_3:Eu粉体的结构及其光致发光研究

用碳酸氢铵和氨水的混合溶液来作复合沉淀剂,采用共沉淀法制备了Tb3+共掺杂Al2O3:Eu粉体.用X射线衍射(XRD)对其相结构进行了研究,通过荧光分光光度计分析了Tb3+离子共掺杂浓度对Al2O3:Eu的发光性能的影响.研究结果表明:Tb3+掺杂提高了γ-Al2O3的热稳定性.并观察到Tb3+→Eu3+的能量传递,最佳掺杂浓度为5 mol%,提高了Al2O3:Eu的发光强度.

Pr和Nb共掺杂Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷材料电行为特性研究

采用高温固相法制备了Pr和Nb共掺杂Bi4Ti3O12铁电陶瓷。利用XRD分析表征了样品物相结构,利用阻抗分析仪和铁电性能测量仪测试了样品的电性能,并通过对样品电导率与温度的关系进行Arrhenius拟合分析了材料的导电机理。结果表明:Pr和Nb已经完全固溶进入Bi4Ti3O12晶格中,制备的样品均为单一的层状钙钛矿结构。Nb的引入使样品的介电常数变大,介电损耗明显降低,但居里温度变化不大。在Nb掺杂量较小(x≤0.09)时,材料的剩余极化值随着Nb掺杂量增加而增大,当x=0.09时2Pr达到极大值为26μC/cm2,矫顽场为50.3kV/cm。这主要是由于高价态的Nb5+取代B位Ti4+能有效的抑制氧空位的产生。

共掺调剂离子Na+/Gd^3+调控Eu∶CaF2晶体的发光特性研究

采用多孔坩埚温度梯度法生长了0.6at%Eu∶CaF2晶体和共掺0.6at%Eu,6.4at%Na∶CaF2,0.6at%Eu,6.4at%Gd∶CaF2晶体。XRD测试表明晶体仍均表现为纯CaF2的立方相,共掺后吸收强度降低。以398 nm氙灯激发晶体材料,荧光光谱表明共掺调剂离子后可明显增加Eu^2+在424 nm处的发光强度,而Eu^3+的特征发射5D 0→7F J(J=1,2,3,4)除了表现出半峰宽变大外,峰位和强度均无明显变化。0.6at%Eu,6.4at%Gd∶CaF2表现出Eu^3+的5D 2→7F 3和5D 0→7F 0特征发射峰,主要可能归因于共掺Gd^3+后打破了非反演对称结构,R值(电、磁偶极跃迁比值)明显降低,提高了晶体格位结构的对称性。共掺Na+后在CIE色域坐标图上显示坐标由(0.3037,0.1425)可变为(0.2043,0.0626),对应从紫色到蓝色的色域调控。

Li^+、Na^+和Eu^(3+)共掺Lu_2O_3的制备及发光特性研究

用高温固相法合成了不同掺杂浓度的Li^+、Na^+和Eu^(3+)共掺Lu2O3闪烁体发光材料,使用XRD进行结构表征,用扫描电镜观察了样品形貌,测量了激发光谱、发射光谱,分析了Li+、Na+和Eu3+的掺杂浓度以及温度对合成样品发光强度的影响。结果显示,Li^+、Na^+掺杂摩尔分数分别为2.5%和1%,在800℃空气中煅烧2 h制备的Lu2O3∶5%Eu~ (3+)样品的发光最强。在同样条件下,比单掺2.5%Na+的样品发光强度提高1.89倍,比单掺2.5%Li+的样品发光强度提高3.97倍,比不掺Li+和Na+的样品发光强度提高6.43倍。

Eu^(3+)、Gd^(3+)共掺杂介孔ZrO_2的制备及其发光性质

在表面活性剂存在的条件下,利用尿素沉淀法制备了Eu3+、Gd3+共掺介孔ZrO2粉体.通过X射线衍射,N2吸附-脱附及差热热重等对样品进行了表征.用荧光光度计测试了样品的激发光谱和发射光谱,并研究了Gd3+对介孔ZrO2:Eu3+中Eu3+的发光性质的影响.结果表明:前驱沉淀物经500℃焙烧处理4h后,得到四方相介孔ZrO2:Eu3+、Gd3+;在ZrO2:Eu3+、Gd3+共掺杂体系中Eu3+的发光强度明显强于Eu3+的单一掺杂,说明Gd3+对ZrO2:Eu3+体系的发光有较强的敏化作用.

Li+、Na+共掺(YxGdyLu1-x-y)2O3∶0.5%Pr3+荧光粉的制备及发光特性研究

用高温固相法制备了Li+,Na+共掺(YxGdyLu1-x-y)2O3:0.5%Pr3+荧光粉末。用XRD对样品进行结构表征,用扫描电镜观测了样品的形貌,测量了样品的激发光谱、发射光谱及发光衰减曲线。结果显示,Li+、Na+和Pr3+的掺杂没有引起(YxGdyLu1-x-y)2O3立方晶相结构的改变。在单一基质中掺杂的Li+、Na+可有效改善晶粒尺寸,在复合基质中掺杂的Li+、Na+,不仅可以有效改善晶粒尺寸,还使得样品有陶瓷化的趋势。在272 nm激发下,粉末样品在632 nm处均呈现较强的Pr3+红色发射。不同条件下,1000℃煅烧2 h获得的(Y0.05Gd0.05Lu0.9)2O3:0.5%Pr3+,2.5%Li+,1%Na+荧光粉末的发光最强,且荧光寿命较短。

金属Li^+、Na^+、Eu^(3+)共掺Gd_2O_3纳米粉末发光特性研究

用固相法制备不同浓度的Na^+、Li^+和Eu^(3+)共掺Gd_2O_3纳米粉末,测量了该粉体的XRD、SEM、激发光谱和发射光谱,分析了样品的微观结构、形貌,研究和讨论了不同浓度的Li^+、Na^+、Eu^(3+)共掺杂Gd_2O_3纳米粉体的光致发光特性.实验结果表明,与Gd_2O_3:Eu^(3+)相比,单掺Li^+、Na^+和Li^+、Na^+共掺Gd_2O_3:Eu^(3+)的纳米粉的发光强度显著提高.

离子共掺对钛酸锶光催化性能的影响

钛酸锶(SrTiO_(3))光催化剂是一种钙钛矿型氧化物,具有氧化还原能力强和环境友好的特点,在分解水制氢、有机污染物降解等领域得到广泛应用。通过水热法制备SrTiO_(3)光催化剂,并采用Pr/N共掺杂优化其能带结构。分析催化剂结构、形貌、比表面积和光催化析氢速率,以评估Pr/N共掺杂对SrTiO_(3)性能的影响。结果显示,与未掺杂的SrTiO_(3)相比,Pr/N-SrTiO_(3)的禁带宽度E g减小了0.3 eV;析氢速率为3.552 mmol·g^(-1)·h^(-1),提高62.3倍,且具有良好的循环稳定性。共掺杂离子Pr/N的存在延长了SrTiO_(3)的载流子寿命,提高了载流子的分离效率。

痕量双掺Sm^(3+)和Gd^(3+)对Y_2O_2S∶Eu^(3+)发光特性的影响

通过对Y2O2S∶Eu3+红色荧光粉痕量引入Sm3+和Gd3+的研究,发现可有效地增强发光强度,明显改善其电压特性(发射强度与激发电压间的关系特性),且不影响材料的其他物理化学性能。讨论和分析了发射强度增强、电压特性改善的原因:Gd3+对Y3+的置换,减少了因Eu3+对Y3+置换所引起的晶格的畸变、缺陷,使Eu3+离子晶场环境得到改善,从而减弱了无辐射过程及因晶格畸变所造成的能量损失;Sm3+的发射与Eu3+的吸收(激发)的部分重叠,且Eu3+激发光谱中包含有Sm3+激发跃迁谱线,导致了Sm3+→Eu3+共振能量传递可能性,有效地实现Sm3+对Eu3+的敏化效应。

掺铒Al_2O_3薄膜与镱铒共掺Al_2O_3薄膜光致发光特性比较

用中频磁控溅射工艺分别制备了掺铒Al2O3薄膜和镱铒共掺Al2O3薄膜,室温下测量了它们的光致发光特性。结果表明:镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光的峰值强度为掺铒Al2O3薄膜的8倍以上,两者的半值宽度近似相等;泵浦功率增强,掺铒Al2O3薄膜光致发光强度出现饱和趋势,但镱铒共掺Al2O3薄膜的光致发光强度随泵浦功率线性增加。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺TeO_2-Li_2O-B_2O_3-GeO_2玻璃系统的光谱性质和热稳定性研究

制备了Er3+ /Yb3+共掺的70TeO2 5Li2O (25 x)B2O3 xGeO2 (x=0, 5, 10, 15, 20mol% )系列玻璃,研究了玻璃的热稳定性能,测试了玻璃的吸收光谱、荧光光谱以及Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命,并根据McCumber理论计算了Er3+离子4I13 /2→4I15 /2跃迁的受激发射截面 结果表明:随着GeO2 含量的增加,玻璃的热稳定性逐渐提高,荧光谱线半高宽(FWHM)保持在70nm左右,而荧光强度和Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命逐渐提高,研究表明这种玻璃系统是一种具有应用潜能的宽带光纤放大器用的基质材料。

镱铒共掺Al_2O_3薄膜光致发光特性优化

用中频磁控溅射方法在SiO2/Si基底上制备了五组固定掺铒浓度不同镱铒浓度比率的镱铒共掺Al2O3薄膜样品.室温下测量了薄膜在1.430μm^1.630μm波段范围内光致发光光谱.研究发现,镱的掺入有效地提高了三价铒离子的光致发光强度,最优的镱铒掺杂为:掺铒0.33 mol%,Yb3+∶Er3+=10∶1,比相同掺铒浓度单掺铒样品光致发光峰值强度增强40倍;确定的掺铒浓度,有着固定的最佳镱铒浓度比率,主要是镱铒离子间的正向和反向能量传递相互作用的结果,但最佳镱铒浓度比率随着掺铒浓度的增加呈现下降趋势;单掺铒薄膜的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现近Gauss形状变化,而最佳镱铒共掺样品的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现了倒Gauss形状变化.