LiMgPO4∶Tb光致发光材料的制备及剂量学性能研究

采用高温固相烧结法合成了一种高灵敏度的光致发光材料LiMgPO4∶Tb,研究了其发光性能及辐射剂量学特性,并采用连续波光激励发光(CW-OSL)的模式对材料进行剂量学性能测试,探究了影响该材料OSL灵敏度的因素.实验结果表明,当掺杂剂摩尔分数为0.02%、粒径为50~150μm时,该材料表现出较高的灵敏度.此外,还发现该材料具有优异的剂量学特性,如较好的稳定性、高灵敏度(约为市售Al2O3∶C的3倍)、低有效原子序数(Zeff≈11.8)、宽剂量响应范围(0.1 Gy^1000 Gy)等.

Tb^(3+)、Eu^(3+)离子共掺杂的MgAl_(2)O_(4)发光性能研究

采用水热辅助固相法,以Al(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和Mg(NO_(3))_(2)·6H_(2)O为原料,尿素为沉淀剂,制备了Tb^(3+)、Eu^(3+)共掺杂镁铝尖晶石荧光粉。用X射线衍射、扫描电子显微镜对所得产物的相结构和形貌予以表征,结合荧光激发、发射光谱和CIE色度图分析了荧光粉的光致发光性能。结果表明:在一定浓度范围内,掺杂Tb3+和Eu^(3+)离子后基质MgAl_(2)O_(4)的晶体结构并未发生改变,而当引入沉淀剂后,获得了具有良好分散性的棒状颗粒,且Tb^(3+)与Eu^(3+)间的浓度变化对样品形貌的影响甚微。在此基础上,以377 nm近紫外光作为激发光源实现了可见光区由粉至红的多色可调谐发射。

基于新型LiMgPO_(4)陶瓷材料的卫星通信天线

本文讨论了基于新型LiMgPO_(4)陶瓷材料设计的卫星通信天线,以提高LiMgPO_(4)陶瓷天线相位中心的稳定性作为重点进行研究,这是高精度卫星导航系统的关键参数。文章系统地分析了微带天线的相位中心稳定性,并创新性地设计了一种采用厚基板和低介电常数的圆极化微带LiMgPO_(4)陶瓷天线,通过改进LiMgPO_(4)陶瓷天线的对称性,显著提升了相位中心的稳定性。文章讨论了使用LiMgPO_(4)陶瓷材料研制微带天线和介质共振天线以用于卫星导航系统的相关研究。实验结果表明,所设计的LiMgPO_(4)陶瓷天线在北斗B1频段和GPS的L1频段具有良好的性能指标,满足了现代消费电子设备的使用要求。

LiSrPO_4:Tb^(3+)荧光粉的制备及发光特性

采用高温固相法合成了LiSrPO4:Tb3+发光材料,测定了荧光粉的激发光谱和发射光谱,该荧光粉的激发主峰位于330～390nm,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED管芯相匹配。在紫外激发下的发射峰由位于490nm(5D4-7F6)、545nm(5D4-7F5)、585nm(5D4-7F4)、622nm(5D4-7F3)的四组线状峰构成,对应Tb3+的特征跃迁,其中545nm处最强,呈现绿色发光。考察了掺杂离子浓度对样品发光效率的影响,Tb3+的最佳掺杂摩尔分数为9%,分析了其自身浓度猝灭机理,探讨了敏化剂Ce3+离子的加入对荧光粉发光强度的影响。LiSrPO4:Tb3+是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。

凝胶-燃烧法合成(Y,Gd)Al_3(BO_3)_4:Tb^(3+)荧光材料的结构及其发光性能

采用凝胶-燃烧法合成掺Tb3+和Gd3+的四硼酸铝钇(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb3+荧光粉。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、发光光谱等测试手段分析不同温度下煅烧所得粉体的物相、形貌与发光性质。XRD和SEM结果表明:(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb3+的最低合成温度为1000℃,在该反应过程中,首先形成中间相Al4B2O9、YBO3和Y3Al5O12,而最终形成单相的(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb3+。随煅烧温度的升高,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,在1100℃时合成的晶粒尺寸比较均匀,平均粒径在1μm左右。发光光谱的测试结果表明:在229nm激发下,(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb3+荧光粉最强发射峰位于542nm处,属于Tb3+的5D4→7F5的跃迁。在该体系中存在Gd3+→Tb3+的能量传递,使得该荧光粉的发光强度随着Gd3+掺杂浓度的增加而增大。

绿色荧光粉LaPO_4∶Ce,Tb的发光性能研究

合成了细颗粒灯用绿色荧光粉;对各稀土离子分别进行光谱和发光性能研究,发现Ce3+、Tb3+、Gd3+离子的浓度对荧光粉的亮度有较大影响;该粉主发射峰是545nm,发光亮度高;颗粒较细且粒度分布均匀,平均粒径为3μm～4μm。

Gd_2(MoO_4)_3∶Tb^(3+)荧光粉的固相合成与光谱性质

以MoO3、Gd2O3及Tb4O7为原料,以NH4HF2为助溶剂,在碳粉还原条件下制备了不同Tb3+掺杂浓度的Gd2(MoO4)荧光粉样品。采用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征,发现掺杂浓度的改变未对产物的晶体结构产生影响,产物均为单一正交相Gd2(MoO4)3。对样品的激发、发射光谱及荧光衰减特性进行了测量和分析,结果表明:样品在200～300 nm范围内具有较强的源自于Tb3+的f-d跃迁及Mo-O电荷迁移跃迁吸收;在紫外光激发下观察到了Tb3+及MoO42-基团的本征发射。研究了发光强度、荧光寿命以及样品的发光色坐标与Tb3+浓度的关系,结果表明样品的发射光色纯度较差,该体系荧光粉与实际应用要求还有较大差距。

NaBaPO_4:Tb^(3+)绿色荧光粉制备及其发光特性

采用高温固相法合成了NaBaPO4:Tb3+绿色荧光粉,并研究了材料的发光性质.NaBaPO4:Tb3+材料呈多峰发射,发射峰位于437、490、543、587和624nm,分别对应Tb3+的5D3→7F4和5D4→7FJ=6,5,4,3跃迁发射,主峰为543nm;监测543nm发射峰,所得激发光谱由4f75d1宽带吸收(200-330nm)和4f-4f电子吸收(330-400nm)组成,主峰为380nm.研究了Tb3+掺杂浓度,电荷补偿剂Li+、Na+、K+和Cl-,及敏化剂Ce3+对NaBaPO4:Tb3+材料发射强度的影响.结果显示:调节激活剂浓度、添加电荷补偿剂或敏化剂均可以在很大程度上提高材料的发射强度.

KAlF_4∶ Ce,Tb磷光体的发光特性及Ce^(3+)对Tb^(3+)的敏化作用

采用溶液反应法和高温固相反应法合成了ＫＡ１Ｆ４基质化合物及ＫＡ１Ｆ４∶Ｃｅ，Ｔｂ磷光体，测定了磷光体的激发光谱和发射光谱，研究了在碱金属氟铝酸盐基质中Ｃｅ３＋对Ｔｂ３＋的能量传递，根据Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋在ＫＡｌＦ４中的能级关系。

Ca_2SnO_4:Tb^(3+)绿色荧光粉的制备及光致发光研究

采用高温固相法合成了Ca2SnO4∶Tb3+绿色荧光粉。利用X射线衍射分析了Ca2SnO4∶Tb3+物相的形成。测量了Ca2SnO4∶Tb3+的激发和发射光谱,激发光谱由一个宽激发峰组成,研究了Tb3+浓度对样品激发光谱的影响,结果显示,随Tb3+浓度增大,宽带激发峰发生了红移。发射光谱由四个主要发射峰组成,峰值分别位于491,543,588和623nm处,Tb3+以5 D4—7 F5(543nm)跃迁发射最强,低掺杂浓度下,Tb3+的7 F6能级出现斯托克劈裂,劈裂峰(481nm处)随Tb3+浓度增加,先增强然后减弱;在发光强度方面,随Tb3+浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,当Tb3+摩尔浓度为9%时,发光强度最大,根据Dexter理论,确定了在Ca2SnO4基质中Tb3+自身浓度猝灭机理。荧光寿命测试表明Tb3+在Ca2SnO4基质中荧光衰减平均寿命为4.4ms。

白光LEDs用颜色可调型荧光粉Ca9Al（PO4）7∶Tb3+,Sm3+的发光及能量传递

采用高温固相法制备了一系列Tb^3+、Sm^3+和Tb^3+/Sm^3+掺杂的Ca9Al(PO4)7荧光粉。采用X射线衍射技术、光谱及荧光寿命等手段表征了材料的性能。以Tb^3+的380 nm激发峰作为激发源时,发现Ca 9Al-(PO 4)7∶Tb^3+,Sm^3+的发射光谱中既包含Tb 3+的5D 4-7F 6-3跃迁发射,又含有Sm 3+的4G 5/2-6H 5/2-9/2跃迁发射。当增加Sm 3+的掺杂量时,基于Tb^3+-Sm^3+间的能量传递,有效地增加了Ca9Al(PO 4)7∶Tb^3+,Sm^3+的发射强度,能量传递的机理是电偶极-电偶极相互作用。另外,Ca 9Al(PO4)7∶Tb^3+,Sm^3+的量子效率可以达到50.6%。上述结果表明,Ca9Al(PO4)7∶Tb^3+,Sm^3+材料在紫外-近紫外白光LEDs领域具有一定的潜在应用价值。

CaWO_4∶Eu^(3+),Tb^(3+)白色荧光粉的制备及其发光性能

在不添加助剂的条件下,用微波共沉淀法法制备了铕、铽(Eu^(3+)、Tb^(3+))共掺杂的钨酸钙(CaWO_4)荧光粉。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)等表征手段,对荧光粉的物相组成、形貌和发光性能进行了分析。研究了Eu^(3+)、Tb^(3+)的掺杂比例及总掺杂量、反应温度及反应物浓度对荧光性能的影响。结果表明,Eu^(3+)、Tb^(3+)的掺杂摩尔比例、总掺杂量、温度以及反应物浓度对荧光粉的发光性能均能产生影响,其中在温度为80℃、反应物浓度为0.12mol/L且Eu^(3+)和Tb^(3+)总物质的量比金属离子总物质的量为13.1%时,得到的Eu^(3+)、Tb^(3+)共掺荧光粉在256nm激发下发射光谱色坐标为(0.270,0.236),位冷白光区。

(La,Ce,Tb)PO_4的合成及应用特性研究

为改进(La,Ce,Tb)PO4应用特性,采用溶胶沉淀法、增加低温预烧和复烧工艺及采用助熔剂Li2B2O4等方法合成了高效磷酸盐绿色荧光粉(La0.5Ce0.3Tb0.2)PO4,其发光亮度、温度特性和热稳定性均已达到日本(La,Ce,Tb)PO4商用样品标准;平均中心粒径D50仅为4.2μm,且粒度分布状态良好.对其光谱特性和实验结果进行了分析.实验发现:其最佳工艺条件为温度1000℃,时间1.5h,助熔剂选用0.2～0.25mol Li2B2O4.同时,通过适当降低组分Ce3+的引入量,增加低温复烧并引入H3BO3等方法,可有效改善其温度特性,提高热稳定性.

KCaPO_4∶Tb^(3+)绿色荧光粉的发光特性

采用高温固相法合成了KCaPO4∶Tb3+绿色荧光粉,并研究了材料的发光性质。KCaPO4∶Tb3+材料呈多峰发射,发射峰为437、490、545、587和623nm,分别对应Tb3+的5 D3→7F4和5 D4→7FJ=6,5,4,3跃迁发射,主峰为545nm;监测545nm发射峰,所得激发光谱由4f75d1宽带吸收(200～330nm)和4f-4f电子吸收(330～400nm)组成,主峰为380nm。研究了Tb3+掺杂浓度,电荷补偿剂Li+、Na+、K+和Cl-,及敏化剂Ce3+对KCaPO4∶Tb3+材料发光强度的影响,结果显示,调节激活剂浓度、添加电荷补偿剂或敏化剂均能较大程度地提高材料的发光强度。

Tb^(3+)掺杂CePO_4花状团簇的控制合成及发光性能

在无模板条件下,通过调节Tb3+的浓度水热法控制合成了CePO4∶Tb花状团簇。花状团簇由直径为80～90nm、长度约为1μm的纳米线组成。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和荧光光谱分析了产物的相结构、晶粒尺寸、形貌及发光性能。当Ce3+/Tb3+摩尔比为0.850∶0.150时,Tb3+在过量的磷酸体系中诱导纳米线组装生长成花状团簇。发现反应物Ce3+/Tb3+摩尔比和磷酸浓度影响产物形貌的控制合成。并推测了花状团簇的生长机制。产物CePO4∶Tb的荧光性质测试表明,当Ce3+/Tb3+摩尔比为0.850∶0.150时,所合成的花状团簇的发射强度达到最大值,Tb3+的掺入量继续增加其发光强度迅速降低。

ZnMoO_4:Tb^(3+)绿色荧光粉的制备及发光特性研究

采用高温固相法制备了ZnMoO4∶Tb3+绿色荧光粉,对样品进行了X射线衍射(XRD)和荧光光谱测定。XRD结果表明,样品在800℃时能得到单一ZnMoO4相。激发光谱由1个宽带峰和若干个尖峰组成,宽带属于Mo6+—O2-电荷迁移吸收带(CT),并且发现宽带峰位随Tb3+掺杂浓度增加而出现蓝移,尖峰属于Tb3+的4f—4f跃迁,最强激发峰位于377 nm处。发射光谱由四组峰组成,最强发射峰在543 nm处,对应于Tb3+的5D4—7F5跃迁,属于磁偶极跃迁。研究了ZnMoO4∶Tb3+荧光粉在543 nm的主发射峰强度随Tb3+掺杂浓度的变化情况。结果显示,随Tb3+浓度的增加,发射峰强度先增大;当Tb3+浓度x=0.15时,峰值强度最大;而后随Tb3+浓度增加,峰值强度减小。荧光寿命测试得到Tb3+的5D4—7F5跃迁发射的荧光寿命值为0.506 ms。光谱特性研究表明,Zn-MoO4∶Tb3+是一种可能应用在白光LED上的绿基色发光材料。

稀土绿色荧光粉LaPO_4∶Ce,Tb的煅烧条件研究

合成了 (La ,Ce,Tb)PO4 共沉淀 ,研究煅烧温度、煅烧时间、煅烧气氛、不同助熔剂等条件对发光亮度的影响。结果表明 :共沉淀法制备的LaPO4 ∶Ce,Tb绿色荧光粉煅烧温度低 ,煅烧时间短 ,发光亮度高 ;颗粒较细且粒度分布均匀 ,平均粒径为 3～ 4μm。

绿色荧光粉LaGaO3∶Tb3+,Sn4+的制备及发光性能研究

稀土掺杂LaGaO3荧光粉因具有优良的发光性能、高的显色性和稳定性等优点而适合应用于场发射显示和LED器件中,其中,LaGaO3∶Tb^3+发光强度和色纯度高于商用Y2SiO5∶Ce^3+荧光粉。通过共掺Sn^4+提高LaGaO3∶Tb^3+荧光粉的发光性能使其更好地应用在白光LED中;利用高温固相法制备一系列LaGaO3∶Tb^3+和LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+绿色荧光粉,并通过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:掺杂Tb^3+和Sn^4+分别取代La^3+和Ga^3+进入到基质LaGaO3的晶体结构中,并未出现其他杂相,形成纯相的荧光粉。样品的激发光谱均由位于231,257和274 nm处的宽峰和位于300~500 nm锐利峰组成,其中,231和274 nm分别对应于Tb^3+的4f-5d自旋允许跃迁(LS,7F6→7DJ,ΔS=0)和自旋禁戒跃迁(7F6→9DJ,ΔS=1);257 nm归因于基质中GaO6基团自激活光学中心的跃迁;300~500 nm锐利峰归因于Tb^3+的f-f特征激发跃迁,如7F6→5H6,5H7,5L6,5L9,5L10,5G9和5D4。相对于LaGaO3∶Tb^3+,共掺Sn^4+主要提高Tb^3+的4f-4f特征激发跃迁强度,主激发峰由Tb^3+的f-d跃迁变为f-f跃迁。在380 nm光激发下,样品LaGaO3∶Tb^3+和LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+的发射光谱均由Tb^3+的特征跃迁5D4→7F6(487和493 nm),5D4→7F5(545 nm),5D4→7F4(584和589 nm)和5D4→7F3(622 nm)组成,其中,以5D4→7F5跃迁为主。样品LaGaO3∶Tb^3+和LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+的CIE色坐标分别位于绿色区域(0.2874,0.5459)和(0.2797,0.5761);荧光寿命分别为1.63和1.38 ms;色纯度分别为54.81%和62.67%。共掺Sn^4+不仅没有影响发射峰的位置,而且提高了发射强度(提高近一倍),改变样品的浓度猝灭机理,由双极子-双极子(d-d)相互作用转变为双极子-四极子(d-q)相互作用。LaGaO3∶Tb^3+和LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+中Tb^3+的最佳掺杂量分别为0.05和0.07;Sn^4+的最佳掺杂量为0.03,说明Sn^4+共掺提高Tb^3+的最佳掺杂量,有利于发光强度的提高。样品LaGaO3∶0.05Tb^3+和LaGaO3∶0.07Tb^3+,0.03Sn^4+的光视效能(LER)分别为464和485 lm·W-1;内量子效率分别为21.8%和39.2%。随着温度的升高,由于热猝灭,样品LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+的发光强度逐渐下降;但在140℃时,发光强度仍可保持70%以上;通过Arrhenian公式计算,热活化能ΔE为0.1690 eV,说明样品具有良好的稳定性。结果表明:LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+可作为绿色荧光粉实际应用于UV激发的白光LED器件中。

ZnMoO_4∶Tb^(3+)发光材料的制备与发光性能研究

采用燃烧法制备了ZnMoO4∶Tb3+绿色荧光粉。XRD实验结果表明,样品在700℃基本形成单一的ZnMoO4相,属三斜晶系,而Tb3+的掺入基本不影响ZnMoO4的结构;TG-DTA研究结果表明,样品在680℃基本形成ZnMoO4相;IR结果表明,在700℃燃烧后,没有出现其他有机物的峰,说明柠檬酸已完全分解,掺杂的少量Tb3+已完全溶入了ZnMoO4的晶格中,形成ZnMoO4∶Tb3+固溶体;SEM结果表明,700,750,800℃制备的样品随温度的提高颗粒的分散度逐渐提高;激发光谱的主要变化是随着ZnMoO4∶Tb3+的生成而产生出主峰为488nm处的强峰;发射光谱结果表明,随着ZnMoO4∶Tb3+的形成,最佳激发波长488nm下,出现了很强的544nm处的发射峰,对应于Tb3+的5 D4→7 F5跃迁。通过ZnMoO4中掺杂Tb3+,获得了一种有潜在应用价值的绿色荧光粉。

白光LED用ZnMoO_4∶Tb^(3+),K^+发光材料的制备及发光特性

采用高温固相法合成了Zn0.85Tb0.15MoO4绿色荧光粉,利用XRD和荧光光谱仪对样品进行了测试表征。XRD测试结果表明,在800°C温度下烧结能形成ZnMoO4纯相。激发光谱由MoO42-的电荷迁移宽带(CT)和Tb3+离子特征激发峰组成;研究发现,掺杂了K+离子后电荷迁移带峰位位置向短波方向移动;分析了碱土金属离子K+作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响,发现加入电荷补偿剂可大大提高样品的发光强度。该荧光粉的发射光谱光由位于487 nm,543 nm,584 nm,620 nm处的四组发射峰组成,分别对应Tb3+的5D4-7F6(487 nm),5D4-7F5(543 nm),5D4-7F4(584 nm)和5D4-7F3(620 nm)能级跃迁,而5D4-7F5(543 nm)的跃迁发射最强。