ZnGa2O4Cr 3+红色荧光粉的光致及电致发光性能
物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao)October Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2006,22(10)：1291~1295ZnGa2O4∶Cr3+红色荧光粉的光致及电致发光性能乔彬*唐子龙张中太陈雷(清华大学材料科学与工程系,新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京100084)摘要采用柠檬酸络合溶胶⁃凝胶法合成ZnGa2O4∶Cr3+红色荧光粉,在空气气氛中1000℃煅烧得到ZnGa2O4单相.对粉体进行X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)测试,结果显示,在空气气氛中煅烧,铬离子以三价形式存在(Cr3+),未出现高价铬离子(Cr5+,Cr6+).Cr3+取代Ga3+占据八面体格位,位于695nm的红光发射带属于Cr3+的2E⁃4A2跃迁.Cr3+的激发带与基质发射带间有大面积重叠,两者间存在有效的能量传递.利用丝网印刷方法制成电致发光器件,与硫化物电致发光器件相似,ZnGa2O4∶Cr3+电致发光器件的亮度与电压满足L=L0exp(-bV-1/2)关系,且亮度与频率成正比.器件的Q-V曲线为闭合回路,发光效率浊约为13lm·W-1.关键词：ZnGa2O4∶Cr3+,柠檬酸溶胶⁃凝胶法,光致发光,电致发光中图分类号：O649Photoluminescent and Electroluminescent Characteristics ofZnGa2O4∶Cr3+Red PhosphorQIAO,Bin*TANG,Zi⁃Long ZHANG,Zhong⁃Tai CHEN,Lei (State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing,Department of Materials Science and Engineering,Tsinghua University,Beijing100084,P.R.China)Abstract ZnGa2O4∶Cr3+red phosphors were synthesized by citric⁃gel method.Typical spinel⁃phase ZnGa2O4couldbe attained after calcined at1000℃in air ambient.According to the results of XPS and EPR,it could be deduced thatCr3+ions were dominant in the lattice and it could not be oxidized to Cr5+or Cr6+after calcined in air.The emission of Cr3+at695nm is originated from the transition of2E⁃4A2.And due to the large overlap between absorption band of Cr3+ and emission band of the host,Cr3+could obtain the excitation energy from the host via the effective energy transfer.The electroluminescent device was fabricated by screen printing utilizing ZnGa2O4∶Cr3+as the phosphor layer.Luminance(L)versus voltage(V)of the device match the well⁃known equation of L=L0exp(-bV-1/2)and the luminance increase proportionally with frequency due to the increase of excitation probability of host lattice or Cr3+centers.The diagram of charge density(Q)versus applied voltage(V)is based on a conventional Sawyer⁃Tower circuit.At280V and 1000Hz,the luminance and luminous efficiency of the fabricated powder EL device are about1.0cd·m-2and13lm·W-1,respectively.Keywords：ZnGa2O4∶Cr3+,Citrate⁃gel method,Photoluminescence,Electroluminescence随着现代信息技术的发展,人机间信息交换愈加频繁,显示器件成为人类生活不可或缺的一部分.传统的阴极射线(CRT)显示器体积大,功耗高,已逐渐被平板显示器(flat panel display,FPD)所取代.在众多平板显示器件中,电致发光显示(ELD)具有主动发光,全固体化,视角大,能耗低,适用温度范围宽等优点,具有广阔的应用前景.自1936年Destriau 发现电致发光现象以来,人们对电致发光材料进行[Note]Received：March31,2006；Revised：May31,2006.*Correspondent,E⁃mail：qiaobin98@;Tel：010⁃62772623.国家自然科学基金(59872016)资助项目鬁Editorial office of Acta Physico⁃Chimica Sinica1291Acta Phys.鄄Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao ),2006Vol.22图1ZnGa 2O 4∶Cr 3+荧光粉的XRD 谱图Fig.1XRD pattern of ZnGa 2O 4∶Cr 3+phosphor了大量研究,主要集中在ZnS 、CaS 、SrS 等硫化物材料上.其中,红光材料通常采用发橙色光的ZnS ∶Mn 2+(加滤色片)或ZnS ∶Sm 3+,Cl -.而硫化物在高场下不稳定,易失硫,造成硫空位等缺陷,且对水汽敏感,提高了ELD 器件制造过程中对光刻和清洗等工艺的要求,影响了器件的寿命[1].此外,ZnS ∶Mn 2+加滤色片后降低了发光效率,而ZnS ∶Sm 3+,Cl -中,需掺杂稀土材料Sm 2O 3,成本较高.因此有必要开发出稳定、高效的新型红光电致发光材料.近年来金属氧化物电致发光材料发展迅速,与硫化物相比,金属氧化物化学稳定性好,在高场下稳定,禁带宽度较大,材料种类多,是一种良好的电致发光基质材料.ZnGa 2O 4是ZnO 和Ga 2O 3的复合氧化物,属于典型的尖晶石结构(AB 2O 4型),立方晶系,面心立方点阵,Fd 3m 空间群.尖晶石晶胞中32个氧原子作密排立方排列,有64个四面体间隙和32个畸变的八面体间隙,其中,阳离子A 占据氧四面体间隙,具有全满的T d 对称,阳离子B 占据氧八面体间隙,属于D 3d 点群.阳离子占据的间隙只有24个,因此空隙很多,便于掺杂离子的进入[2].ZnGa 2O 4是一种重要的阴极射线发光材料.同时ZnGa 2O 4也是一种良好的电致发光基质材料,其能隙约为4.4eV,在高场下稳定.不掺杂任何激活剂,ZnGa 2O 4本身发射蓝光,掺杂不同的稀土或过渡金属离子作为激活剂,可得到不同颜色的光发射,其中掺Cr 3+可发射色纯度较好的红光[3].本文采用柠檬酸络合溶胶⁃凝胶法制备ZnGa 2O 4∶Cr 3+粉体,并利用丝网印刷工艺制成电致发光器件,对ZnGa 2O 4∶Cr 3+红色荧光粉的光致和电致发光性能进行了研究.1实验部分以柠檬酸作为络合剂,采用柠檬酸络合溶胶⁃凝胶法进行合成.首先将柠檬酸溶于一定比例的乙醇和水的混合溶液中,溶解形成透明溶液,按照化学计量比向溶液中加入醋酸锌和硝酸镓(1mol ·L -1),再向此溶液中加入适量的硝酸铬,搅拌形成透明均匀的溶液,并在85℃进行水浴保温.随着水分不断蒸发,金属柠檬酸络合物脱水形成酯,溶液逐渐由稳定的溶胶转变为凝胶.将凝胶在100℃加热,去除水分形成干凝胶粉末.将干凝胶在650℃空气气氛中预烧3h,再在一定温度下煅烧,即获得ZnGa 2O 4∶Cr 3+发光粉体.采用乙基纤维素作为有机粘接剂,BaTiO 3作为介质层,上述合成的ZnGa 2O 4∶Cr 3+粉体作为发光层,在柔性ITO 透明导电膜基底上采用丝网印刷的方法制成粉末电致发光器件,背电极采用银浆.采用Rigaku D/max ⁃RB 型X 射线粉末衍射仪进行定性分析;Cary Eclipse 荧光分光光度计监测激发⁃发射光谱;ST ⁃86LA 型亮度计测定亮度;Hitachi S ⁃450扫描电子显微镜观察电致发光器件截面形貌,并进行EDS 能谱分析;PHI ⁃5300ESCA 型X 射线光电子能谱和ER200⁃SRC ⁃10/12型电子顺磁共振谱仪分析Cr 元素价态;TF2000铁电分析仪监测电致发光器件的Q-V 曲线.2结果与讨论2.1粉体的结晶性能将所合成的粉体在空气气氛中1000℃煅烧3h,所得粉体的XRD 图谱如图1所示.参照JCPDF 71⁃0843,采用柠檬酸溶胶⁃凝胶法合成的粉体,经1000℃煅烧形成了结晶良好的单相ZnGa 2O 4粉体,并未出现ZnO 或Ga 2O 3杂相.而采用固相反应法制备,经1000℃煅烧,仍存在较多杂相,未能得到良好的结晶度,需在更高温度下煅烧.因此采用溶胶⁃凝胶法制备能够在较低的煅烧温度下得到结晶良好的单相粉体,降低了粉体合成的温度.2.2铬离子的价态图2为在空气气氛中煅烧的ZnGa 2O 4∶Cr 荧光粉的XPS 图谱,图中位于587eV 和577eV 的两个吸收峰分别对应三价铬离子Cr 3+的2p 1/2和2p 3/2结合能[5].图3为在空气气氛中煅烧的ZnGa 2O 4∶Cr荧1292No.10乔彬等：ZnGa 2O 4∶Cr 3+红色荧光粉的光致及电致发光性能光粉的EPR 图谱,其中仅在3400Gs 出现了属于Cr 3+的EPR 信号[6].由此可见,在空气中煅烧,铬离子以稳定的三价离子形式Cr 3+存在,取代Ga 3+,保持电荷平衡,并未出现其它高价铬离子(Cr 5+/Cr 6+).2.3ZnGa 2O 4∶Cr 3+荧光粉的光致发光性能由于R (Zn 2+)=0.074nm,R (Ga 3+)=0.062nm,R (Cr 3+)=0.064nm,依照电荷和半径匹配原则,Cr 3+取代Ga 3+进入基质晶格.如图4所示,ZnGa 2O 4∶Cr 3+的激发⁃发射光谱中位于695nm 的发射带属于位于八面体的Cr 3+的2E ⁃4A 2跃迁,位于256、345、445nm 的激发峰分别对应Cr 3+⁃O 2-之间的电荷转移、Cr 3+的4A 2⁃4T 1跃迁及Cr 3+的4A 2⁃4T 2跃迁.位于250nm 的激发峰属于基质中Ga ⁃O 基团电荷转移跃迁[7].如图4所示,ZnGa 2O 4基质本身在紫外⁃蓝光区域具有发射带,而基质发射带与Cr 3+吸收带大面积重叠,因而基质与Cr 3+之间能够产生有效的能量传递,基质吸收能量后将能量传递给Cr 3+,使得Cr 3+发射红光.掺杂Cr 3+后,基质中Ga ⁃O 间电荷转移产生的蓝光发射强度大大降低,进一步证实了基质与Cr 3+之间存在能量传递.在电致发光器件中,与热电子直接碰撞激发发光中心相比,若热电子碰撞激发基质,基质再将能量传递给发光中心,激发几率将更高.因此这种基质与发光中心间存在能量传递的发光材料作为电致发光器件的发光层将有利于提高器件的发光效率.在还原气氛中煅烧时,由于晶格中产生氧空位等缺陷,基质发射谱将出现蓝移,与Cr 3+的吸收谱重叠部分减少,使得基质与Cr 3+发光中心间的能量传递效率降低,导致发光强度下降.由上述XPS 和EPR 图谱可知,在空气中煅烧,三价铬离子并不会被氧化为高价铬离子,能够以稳定的三价铬形式存在,并且可避免氧空位的产生,从而粉体的结晶度较好,因此在空气气氛中对柠檬酸络合溶胶⁃凝胶法合成的ZnGa 2O 4∶Cr 3+前驱体进行煅烧将更有利于得到良好的发光性能.2.4ZnGa 2O 4∶Cr 3+荧光粉的电致发光性能以本文合成的ZnGa 2O 4∶Cr 3+红色荧光粉作为发光层,采用丝网印刷的方法制作电致发光器件,器件截面的SEM 图如图5(1)所示,图中并未明显显示出发光层与介质层的界面.对器件截面作线扫描,进行EDS 能谱分析,根据图5(2)和图5(3)所示的元素能谱谱图,图5(1)中的区域(a)对应BaTiO 3介质层,厚度约为40μm,区域(b)为ZnGa 2O 4∶Cr 3+发光层,厚度约为60μm.对制得的电致发光器件施加一定频率的正弦交流电压,测得阈值电压V th 约为80V,根据上述EDS 能谱分析所确定的各层厚度,可计算出发光层内部的电场强度约为105V ·cm -1.图4ZnGa 2O 4∶Cr 3+激发⁃发射谱及ZnGa 2O 4基质发射谱Fig.4Excitation and emission band of ZnGa 2O 4∶Cr 3+phosphor and overlap of Cr 3+excitation band and host emission band图2ZnGa 2O 4∶Cr 3+荧光粉的XPS 谱Fig.2XPS spectrum of ZnGa 2O 4∶Cr 3+phosphor图3ZnGa 2O 4∶Cr 3+荧光粉的EPR 谱Fig.3EPR spectrum of ZnGa 2O 4∶Cr 3+phosphor1293Acta Phys.鄄Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao ),2006Vol.22对于传统的硫化物电致发光器件,其亮度和电压间存在如下关系[8]:L =L 0exp(-bV -1/2)(1)即ln L 正比于V -1/2.其中,L 为亮度,V 为外加电压,L 0和b 为取决于发光层材料、器件结构和激发条件的常数.将外加电源频率固定为1000Hz,改变外加电压值,测定不同电压下器件的亮度.根据测得的电压和对应亮度绘制ln L ~V -1/2曲线,如图6所示,可见以ZnGa 2O 4∶Cr 3+作为发光层制得的电致发光器件,亮度与电压间的关系同样满足式(1),可推断ZnGa 2O 4∶Cr 3+荧光粉具有与传统硫化物荧光粉相似的电致发光激发机理.且频率为1000Hz,外加电压为280V 时,亮度可达到1cd ·m -2.如图7所示,将驱动电压固定,亮度与频率成正比.这是由于随频率升高,发光中心与电子碰撞的几率,即激发几率提高[9].但过高的频率将加速器件的老化.如图7内的插图所示,ZnGa 2O 4∶Cr 3+电致发光器件发射光谱的峰位不随激发频率的变化而变化.而传统硫化物器件发射光谱的峰位将受到激发频率的影响,如ZnS ∶Cu,其在低频下主要发射绿光,而高频下主要发射蓝光.因此,氧化物ZnGa 2O 4∶Cr 3+作为发光层具有更高的稳定性.将频率固定为1000Hz,利用Sawyer ⁃Tower 电路测量电致发光器件的电荷密度-外加电压(Q-V )变化曲线,如图8所示,ZnGa 2O 4∶Cr 3+作为发光层制得的电致发光器件的Q-V 为闭合曲线[10].当电压降为0时,剩余电荷密度Q ′为0.75nC ·cm -2,当电压达到240V 时,电流密度达到最大值1.7nC ·cm -2.电致发光器件Q-V 曲线所围面积等于器件在图7ZnGa 2O 4∶Cr 3+电致发光器件的L-f 曲线Fig.7Luminance versus various frequencies from 60Hz to 1kHz at a fixed voltage of 240V EL spectra with increasing frequency are depicted in the inset图6ZnGa 2O 4∶Cr 3+电致发光器件的L-V 曲线Fig.6Luminance versus various applied voltage at afixed frequency of 1000Hz图5(1)电致发光器件截面的SEM 图;(2)区域(a)的EDS元素能谱图;(3)区域(b)的EDS 元素能谱图Fig.5(1)SEM image of cross section of the electrolu ⁃minescent device;(2)EDS of region (a);(3)EDS of region(b)1294No.10乔彬等：ZnGa2O4∶Cr3+红色荧光粉的光致及电致发光性能驱动电压一个变化周期内所消耗的能量.一个变化周期内输入器件的能量密度P in和发光效率η可分别表示为P in=4×f×V th×Q′(2)η=仔L/P in(3)根据图8可计算出,本文通过丝网印刷工艺制成的ZnGa2O4∶Cr3+电致发光器件的P in约为0.24W·m-2,η约为13lm·W-1.3结论(1)采用柠檬酸络合溶胶⁃凝胶法合成了ZnGa2O4∶Cr3+红色荧光粉.XRD结果表明,在1000℃煅烧,能够得到结晶良好的ZnGa2O4单相.XPS和EPR结果显示,在空气中煅烧,铬离子以稳定的三价Cr3+存在,未被氧化为高价Cr5+或Cr6+.ZnGa2O4基质发射带与Cr3+吸收带之间大面积重叠,且掺杂Cr3+后,基质发射强度明显降低,说明基质与Cr3+之间存在有效的能量传递.(2)利用丝网印刷工艺,以所合成的ZnGa2O4∶Cr3+红色荧光粉作为发光层,制成电致发光器件.器件的亮度与电压满足L=L0exp(-bV-1/2)关系,可推断氧化物ZnGa2O4∶Cr3+电致发光器件的激发机理与传统硫化物器件相似.器件亮度与频率成正比,且发射峰不随频率变化,发光性能稳定.器件的Q-V曲线为闭合回路,发光效率可达13lm·W-1. 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《2024年Cr3+掺杂类钙钛矿结构近红外荧光粉的制备与发光性能研究》范文
《Cr3+掺杂类钙钛矿结构近红外荧光粉的制备与发光性能研究》篇一摘要：本文重点研究了Cr3+掺杂类钙钛矿结构近红外荧光粉的制备过程及发光性能。
通过控制合成条件，成功制备了具有优良性能的荧光粉，并对其结构、光谱性能和实际应用潜力进行了系统分析。
本文旨在为未来相关领域的研究和应用提供理论和实践依据。
一、引言近红外荧光粉作为一种重要的光学材料，在光电子器件、生物成像、显示技术等领域具有广泛的应用前景。
Cr3+离子因其独特的电子结构，常被用于制备近红外荧光粉。
而类钙钛矿结构因其良好的结构稳定性和优异的物理化学性能，成为了制备荧光粉的理想基质。
因此，研究Cr3+掺杂类钙钛矿结构近红外荧光粉的制备与发光性能具有重要意义。
二、材料制备1. 材料选择与配比选择合适的基质材料和Cr3+离子掺杂浓度是制备近红外荧光粉的关键步骤。
本文选取了具有类钙钛矿结构的化合物作为基质，通过调整Cr3+离子的掺杂浓度，以获得最佳的发光性能。
2. 制备方法采用高温固相法合成Cr3+掺杂类钙钛矿结构近红外荧光粉。
具体步骤包括原料的预处理、混合、研磨和高温烧结等过程。
三、结构分析1. 晶体结构通过X射线衍射（XRD）分析，确定了所制备荧光粉的晶体结构为类钙钛矿结构。
通过对XRD图谱的分析，得到了晶格常数、晶胞体积等参数，为进一步研究荧光粉的性能提供了依据。
2. 微观形貌利用扫描电子显微镜（SEM）观察了荧光粉的微观形貌，分析了颗粒大小、形状及分布情况。
四、发光性能研究1. 激发光谱与发射光谱测量了Cr3+掺杂近红外荧光粉的激发光谱和发射光谱。
通过分析光谱数据，得到了荧光粉的激发范围、发射波长及强度等信息。
2. 发光颜色与色纯度分析了荧光粉的发光颜色和色纯度，评估了其在不同应用领域中的适用性。
3. 发光效率与稳定性测试了荧光粉的发光效率及稳定性，探讨了荧光粉在实际应用中的潜在价值。
五、结果与讨论1. 制备条件对发光性能的影响探讨了制备过程中温度、时间、掺杂浓度等因素对荧光粉发光性能的影响，得出了最佳制备条件。
ZnGa_2O_4长余辉发光特性的研究
第28卷,第12期 光谱学与光谱分析Vol .28,No .12,pp2777-27802008年12月 Spectro sco py and Spectr al Analy sisDecembe r ,2008 ZnGa 2O 4长余辉发光特性的研究黄尚永1,2,张希清1,黄海琴1,姚志刚11.北京交通大学光电子技术研究所,发光与光信息技术教育部重点实验室,北京 1000442.北京建筑工程学院物理实验室,北京 100044摘 要 以ZnO 和Ga 2O 3为原料,采用高温固相法,在不同温度和原料配比下合成了ZnGa 2O 4。
用254nm的紫外灯照射样品后,发现存在余辉发光,有505和690nm 两个余辉峰,且余辉峰相对强度受原料配比和烧结温度等制备条件的影响。
Z nO 不足和温度较高时505nm 峰相对强度较高,Z nO 过量和温度较低时690nm 峰相对强度较高。
讨论了余辉峰的来源,认为505nm 峰来源于结构中G a 3+替代了部分Zn 2+后相对变形八面体中Ga 3+的2E A ※4A 2能级间跃迁;而690nm 峰起源于晶格中出现氧空位V ＊0后变形八面体中氧空位向其周围的O 2-的V ＊0※O 2-跃迁。
解释了余辉峰相对强度受制备条件影响的原因:温度较高时Z nO 较多挥发导致不足,而Z nO 不足会使结构中出现Z n 2+空位,从而多余的的G a 3+出现在这些空位上,其2E A 到4A 2能级间跃迁使505nm 发射占优;而温度较低时ZnO 挥发较少,由于Z nO 相对G a 2O 3氧不足,可形成更多的O 空位,有利于690nm 发射占优,这与余辉峰来源的讨论相符合。
关键词 Z nG a 2O 4;长余辉;原料配比;烧结温度;发光特性中图分类号:O 482.3 文献标识码:A D OI :10.3964/j .issn .1000-0593(2008)12-2777-04 收稿日期:2007-07-16,修订日期:2007-10-28 基金项目:“973”计划项目(2003C B314707),国家自然科学基金项目(60476005,50532090)和北京交通大学重点项目(S07J 0020)资助 作者简介:黄尚永,1980年生,北京交通大学光电子技术研究所在职硕士研究生 e -mail :huangsy @bucea .edu .cn引 言 Z nG a 2O 4是最近研究得比较多的一种自激活型发光材料,在T FED ,F ED ,V FD 等诸多领域具有广阔的应用前景,比传统的硫化物发光材料在超高电场、电子轰击等极端条件下具有更好的化学稳定性,因而应用更为广泛[1,2]。
SrIn_2O_4_Sm_3_红色荧光粉的发光特性
图 4 为 SrIn2 O4 Sm 样品的激发光谱, 监测 波长是 606 nm, 扫描范围为 200 ~ 500 n m。位于 258 nm 之前的弱激发带属于 S m
3+
3+
3 . 2
SrIn2 O4 Sm 样品的 SEM 图像 图 2 给出了 SrIn2 O4 Sm 样品的 SEM 图像,
4 [ 8] 4 6 3+ 3+ 3+
3 结果与讨论
3 . 1 SrIn2 O4 Sm 样品的 XRD 分析 图 1 为样品 SrIn2O 4 Sm 的 XRD 谱, 2 范 围 为 20% ~ 70% , 扫 描 速 度 为 8% /m in , 步长 为 0 . 02% 。 通过与标 准粉末衍 射卡片 JCPDS No . 33 1336对比可知 , 所得样品 XRD 衍射峰数 据与卡 片数据一致, 说 明所制得的样品为 SrIn2O 4 纯相 晶体。 SrIn2 O 4 属正交晶系 , 具有 P n m a ( 62) 空间 群结构 , 晶格 常数 a = 0 . 983 0 nm, b = 1. 149 0 n m, c = 0 . 326 9 nm。少量 Sm 的掺杂并没有改 变 SrIn2 O4 的晶体结构。
H 7 /2能级跃迁劈裂为
4
600 , 606 , 615 nm 3 个发射峰, 劈裂是晶体场作用的结果
[ 6]
G 5 /2
6
H 9 /2能级跃
迁也劈裂为 648 , 660 , 665 n m 3 个发射峰。这些 。
图 1
SrIn2 O4 Sm 3+ 的 XRD 谱 , ( a ) S rIn2 O4 Sm 3+ ; ( b) SrIn2 O4 ( JCPD S N o . 33 1336)
CaGd2(MoO4)4:Eu3+,Bi3+红色荧光粉的制备及发光性能
CaGd2(MoO4)4：Eu3+,Bi3+红色荧光粉的制备及发光性能蒲勇;赵聪;敬小龙;于泓;韩涛;朱达川【摘要】采用水热法制备了CaGd2-x-y(MoO4)4:xEu3+,yBi3+(x=0.01～2,y=0～0.04)系列红色荧光粉.分别用XRD、SEM和荧光分光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和发光性能进行了研究.结果表明,样品荧光粉具有体心四方白钨矿结构,属于I41/a(88)空间群,15％Eu3+和1％Bi3+(摩尔分数)的相继掺杂对样品基质晶体结构影响不大.样品粉末颗粒呈类八面体状,粒度比较均一,分散性良好,粒径在3～5μm之间.样品的激发光谱由位于200～350 nm的激发宽带和位于350～550 nm的系列激发峰构成,最强激发峰位于396 nm.发射主峰位于617 nm,对应于Eu3+的5 D0→7 F2特征跃迁发射.研究未发现Eu3+的浓度猝灭现象.Bi3+的掺杂能对Eu3+起敏化作用,显著提高样品的红光发射和色纯度,其作用类型为交换交互型,最佳掺杂量y=0.01.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2018(039)008【总页数】6页(P1045-1050)【关键词】水热法;白光LED;近紫外;CaGd2(MoO4)4:Eu3+,Bi3+;红色荧光粉【作者】蒲勇;赵聪;敬小龙;于泓;韩涛;朱达川【作者单位】重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室重庆文理学院新材料技术研究院,重庆 402160;重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室重庆文理学院新材料技术研究院,重庆 402160;重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室重庆文理学院新材料技术研究院,重庆 402160;重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室重庆文理学院新材料技术研究院,重庆 402160;重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室重庆文理学院新材料技术研究院,重庆 402160;四川大学材料科学与工程学院, 四川成都 610065【正文语种】中文【中图分类】O482.311 引言荧光转换型白光LED因具有使用寿命长、发光效率高、稳定性好、节能环保等一系列优点，将成为今后的主要照明光源［1-6］。
燃烧法制备Zn2SiO4：Eu 3+红色荧光粉及其发光性能
采 用燃烧 法 制 备 硅 酸 盐 体 系 发 光 材 料 的研 究 还 较少 ｌ ， 主要是 由于硅 酸 盐 体 系 缺 乏不 引 入 ３ 这 ， 杂 质 的可溶 性 的硅 ， 备 有一 定 难 度 。郝 艳 等 ｌ以 制 ３ ］ 尿 素为 燃烧 剂燃 烧法 合 成 了 Ｚ ｉ Ｍｎ ｎＳＯ ： 荧 光 粉 ， 燃 烧后 的样 品仍 需 进 行 高 温 保 温 才 能 得 到 单 相 的
收稿 日期 ：２０ ０ ７—０ ６—２ ；修订 日期 ： ０ ７—１ ２ ２０ １—２ ０
除 Ｅ 。 ９ ．％外 ， ｕ 为 ９９ Ｏ 其余均为分析纯 。
样 品 的组 成 和结 构 采 用 日本 理 学 Ｄ ＭＡ ３ ／ Ｘ一Ｃ 型 ｘ 射 线 粉 末 衍 射 仪 检 测 ，Ｃ ｕ 辐射， ＝ ０ １４ ６ｎ ．５ ０ ｍ。荧 光 光 谱 测 试 采 用 美 国 Ｖ ｒ ｎ公 司 ａｉ ａ
化能垒） 。 Ｊ
Ｃ （Ｈ ） ＯＮ 以及燃烧 助剂 Ｎ Ｏ ， ＨＮ 。 在溶 液沸腾 的
情况 下将 ＳＯ 缓 慢加 入 ， 后超 声 波分 散 １ ｉ。 ｉ 然 ０ｍｎ 将溶 液转 移 至坩 埚 中 ， 然后 放入 预先 加 热到 ６０ｏ ０ Ｃ 的高温 炉 中 ，随 着 水 分 的 蒸 发 ，溶 液 开 始 膨 胀 冒 泡 ， 放 出大量 气体 。气体 点燃 后呈 剧烈 的喷 发式 并 燃烧 ， 焰呈 黄 白色 ，燃 烧 过程 可 维持 ３ 左 右 。 火 ０Ｓ 将得 到 的蓬 松 泡 沫 状 产 物 收集 起 来 ，于 玛 瑙 研 钵 中研 磨混 匀 ，最 后 置 于 高 温 电 阻 炉 中不 同 温 度 下 保温 ２ｈ 。煅 烧 后 的产 物 稍 加 研 磨 所 得 所 选 用 原料 ０ ，１ ０ ，１０ ，１ ０ Ｃ 。
ZnAl2O4：Eu 3+红色发光材料的燃烧法合成与光谱性能研究
３ 结果与讨论
３１ 样 品结构分析 ．
图 １为燃 烧 法直 接所 得 样 品 以及 分 别在 ８０ 和 ０
１ 引 言
Ｚ Ａ２ ４ ｎ １ 是一种宽禁 带半导体 材料 （ ≈４ ｅ Ｏ ． Ｖ）， ０ 使得它在 光 电子器件领 域具有很 好 的应用 前景 。 究表 研 明ｚ ２ ４ ｎ Ｏ 作为基 质材料 具有能量 传递 效率 高和 化 学稳
１０ ＂退火 ３ ０ ０Ｃ ｈ后 Ｚ Ａ ２ ４ ｕ ｎ １ ： 的 Ｘ Ｄ谱 。 Ｏ Ｅ Ｒ
定 性好 的特点 ，其 中Ｅ ¨激活 的铝酸 盐是一类重要 的红 ｕ
色 发光材料 ，已被广泛地应 用于 多种 发光行业 中 ，以满 足 商场、印刷 、印染等行业 的特殊 需要［。 １ 对于Ｚ Ａ１ １ ｎ ２ Ｏ４
首先将Ｅ ２ ３ ｕＯ 溶于 硝酸 中 ，然后 按照 比例加 入金属 硝酸盐 和尿素 ，混合 加热形成前 驱体 ，最终将 前驱体放
表征 ．Ｘ Ｄ 分析证 实样 品具有 尖晶石 结构 的 Ｚ ２ ４ Ｒ ｎ Ｏ 相。 测定 了样 品的激发光 谱和发射 光谱 ， 光谱数据 表 明：
对应 于 Ｅ 的 ｕ Ｄｏ＋Ｆ 跃 迁的发射 强度 》 ０ Ｆ １３． ＿ ’２ － Ｄ ’０． ４
Ｚ （ Ｏ ）６ ２ ， Ａ （ Ｏ ）９ ２ ｎＮ ３ ・ Ｏ ２Ｈ Ｉ ３ － Ｏ，尿 素 （ Ｎ ＯＮ ２ ， Ｎ ３Ｈ Ｈ２ Ｃ Ｈ ）
将所 得的衍 射峰 与 Ｐ ／ Ｐ Ｓ卡片对 比后发现 ， ＤＦＪ Ｄ Ｃ 所 有 的衍 射峰都能 与尖 晶石相 的 Ｚ Ａ１ ４（ 片号为 ： ｎ ２ Ｏ 卡
跃 迁的发射 强度 ，Ｚ Ａ ２ ４ ｕ 形 成红 色发 光材料 ．推 ｎ１ ： ¨ ＯＥ
Cr3+掺杂的氧化物荧光粉的制备及光谱特性研究
摘要摘要在现代生产生活中，发光材料作为一种人类生产生活离不开的必需品，一直受到研究人员的探索研究。
如作为绿色照明光源的白光LED就因为其轻便易携带、寿命周期长、发光效率高、易保存、低成本等优点而受到关注。
所以优秀的荧光粉材质是对这些应用方面有着巨大的作用。
而过渡金属Cr因其特殊的电子层结构和相较于稀土元素的昂贵价格，使得它一直在红色荧光粉材料的合成中占据一席地位。
在本论文中，使用高温固相法和溶胶凝胶-高温固相法分别制备了α-Al2O3:Cr3+荧光材料和Mg0.388Al2.408O4:Cr3+荧光材料。
并针对Cr3+离子掺杂浓度、灼烧温度、保温时间等影响因素进行了讨论。
最终通过使用X射线衍射（XRD）、激发光谱、发射光谱、荧光寿命衰减曲线以及色坐标对所合成的样品进行分析，得如下结论：（1）在不同浓度的Cr3+的掺杂下，Al2O3:Cr3+荧光材料的XRD与标准卡对比，没有出现变化。
浓度的改变会使激发光谱和发射光谱的强度改变而峰位没有改变，分别为409nm、546nm和693.6nm、694.8nm。
在固定掺杂浓度的情况下，最佳灼烧温度出现在1300℃。
在固定掺杂浓度和温度下，最佳保温时间为3h。
荧光寿命约为4.32641ms。
在1%掺杂浓度下的Al2O3:Cr3+荧光粉的CIE色坐标为(0.7345，0.2657)，该点所处的位置位于红色边界区域内，表明Al2O3:Cr3+荧光粉发射红光，与荧光粉发射峰值位于694.9nm相符合。
（2）通过与标准卡对比，制备成Mg0.388Al2.408O4:Cr3+的样品没有多余的杂相。
在407nm的激发光激发下，它可以发射出在670nm到750nm范围的红色和近红外光。
随着Cr3+的掺杂浓度从1%到3%，样品的发射峰位并没有产生改变，均在689nm处存在一个强发射峰。
Cr3+的最佳掺杂浓度为1%。
由689nm的发射光得到了380nm~450nm和520nm~600nm两个激发带，中心波长分别为407nm和552nm。
关于长余辉材料的发光分析
关于长余辉材料的发光分析摘要：长余辉材料具有长余辉现象，即在停止一定波长的高能电磁波辐射以后，物质自身仍然能发射可见光数秒至数个小时的现象。
因此，长余辉材料也是一种潜在的绿色储能材料，非常有研究的意义。
传统的长余辉材料分为有机和无机两类，其中无机长余辉材料，也是本次课题的研究对象。
尽管自20世纪末，人们已经注意到了无机长余辉材料，但是进展仍是缓慢的。
如今无机长余辉材料面临着三大难题，①发光机理不确定；②红光长余辉材料较为匮乏；③在实际环境中容易受影响，应用上存在困难。
近年来长余辉材料的研究取得了很大的进展，然而，其背后的机理仍然是有争议的主题。
在这篇综述中，我们将主要介绍长余辉材料的发展历史、发光分析以及将来可能应用的前景。
关键词：发光材料长余辉荧光粉MgGeO3我们熟知的发射蓝光和绿光的长余辉材料无论是实验设计还是制备工艺都比较成熟了，例如，B.M等人利用固相法制备的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+晶体可以发射很强且较长余辉寿命的绿光；Lin等人通过陶瓷合成法生长的Sr2MgSi2O7: Eu, Dy晶体发射的蓝光寿命可高达十多个小时[1]。
[YUANHUA LIN, 2001 #23]然而发射红光及近红外可见光的长余辉材料种类还是比较匮乏，且其光学性能也有待提高，因此，寻找稳定发射红光的长余辉材料非常迫切。
在近年来引起人们广泛注意的生物有机组织成像方面，近红光对有机组织的伤害小，穿透能力强，并且具有高的信噪比（信号值与影响它的表示精度的破坏性噪声的比值，比值越高，表示信号越不容易受到干扰）因此发射近红外光的长余辉材料也是作为光学探针的首选[2]。
过去二十年中，硫化物例如MS(M指Ca，Zn等)经常被作为基质，掺入Mn，Eu等过渡金属和稀土元素来改良这些长余辉材料的光学性能，使其发射红光，并提高其亮度和余辉寿命，但是硫化物的物理化学性质不稳定，易潮解且有毒性，不适合作为发光基质[3-4]。
Lin最先发现Dy，Mn共掺的Mg2SiO4可以发射红色长余辉；Zhang和Zhiping先后在Sr3Bi(PO4)3基质中掺入微量的Eu，Sm来获得发射红光的长余辉磷酸盐，并改变其稀土离子的含量，来取得发光强度最大的最优掺杂配比。
ZnGa2O4长途辉发光及其光催化性能研究中期报告
ZnGa2O4长途辉发光及其光催化性能研究中期报告
中期报告：
ZnGa2O4是一种新型的发光材料，具有良好的荧光特性和光催化性能，因此受到广泛的关注。
本研究旨在研究ZnGa2O4的长途辉发光及其光催化性能，为其应用于荧光显示和环境污染治理等领域提供理论依据
和实验支持。
研究方法：
本研究采用高温固相法制备ZnGa2O4发光材料，并通过XRD、SEM、TEM、EDX、UV-Vis、PL等手段对其结构、形貌、成分、光学性能等进行表征。
此外，还采用激光探针技术和光催化降解RhB实验研究ZnGa2O4的长途辉和光催化性能。
研究进展：
1.成功制备出ZnGa2O4发光材料，其晶体结构为立方晶系，空间群Fd-3m，晶胞参数a=8.101 Å。
SEM图像显示材料呈现出球形形貌，体积平均直径为30 nm左右，TEM图像进一步证实了其球形形貌。
2.光学性质研究表明，ZnGa2O4发光材料在紫外光谱区具有明显吸
收峰，透明度高，并且在可见光区有宽带的发光峰，其最大发射峰位于470 nm左右。
3.利用激光探针技术研究发现，ZnGa2O4具有可调谐的长途辉发光
性能，其弛豫时间为3.23 ms，证明其具有良好的长途辉发光性能。
此外，光催化降解RhB实验表明，ZnGa2O4具有良好的光催化活性，其降解率可达85.3%。
未来工作：
1.进一步优化制备条件，提高ZnGa2O4的制备纯度和晶体质量；
2.深入研究ZnGa2O4的长途辉机理，探究其长途辉发光性能的影响因素；
3.进一步研究ZnGa2O4的光催化机制，并探究其在环境污染治理等领域的应用前景。
《氧化物红色荧光粉的合成及光致发光特性研究》范文
《氧化物红色荧光粉的合成及光致发光特性研究》篇一一、引言随着照明技术的快速发展，荧光粉作为一种重要的发光材料，在显示、照明、生物成像等领域具有广泛的应用。
其中，氧化物红色荧光粉因其优异的发光性能和良好的化学稳定性，受到了广泛关注。
本文旨在研究氧化物红色荧光粉的合成方法及其光致发光特性，为实际应用提供理论依据。
二、文献综述近年来，氧化物红色荧光粉的合成及性能研究取得了重要进展。
研究人员通过改变合成方法、掺杂元素及调整反应条件等方式，实现了荧光粉的优化。
在众多氧化物红色荧光粉中，YAG:Ce3+因其高亮度和良好的稳定性成为研究热点。
然而，其仍存在色纯度不足等问题，需要进一步研究优化。
三、实验方法（一）材料与试剂本实验选用合适的氧化物原料和掺杂剂，如Y2O3、Al2O3、CeO2等。
所有试剂均需经过高纯度处理，确保实验结果的准确性。
（二）合成方法采用高温固相法合成氧化物红色荧光粉。
将原料按照一定比例混合、研磨后，在高温炉中进行煅烧，然后进行冷却、研磨得到荧光粉。
（三）表征方法采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光谱仪等手段对合成产物进行表征，分析其晶体结构、形貌及光致发光性能。
四、实验结果与讨论（一）合成条件对荧光粉性能的影响实验发现，煅烧温度、原料比例及掺杂浓度等因素对荧光粉的性能有显著影响。
适当提高煅烧温度有助于提高产物的结晶度和发光强度；优化原料比例和掺杂浓度则有助于提高荧光粉的色纯度。
（二）光致发光特性分析通过光谱仪分析，发现合成的氧化物红色荧光粉具有较高的发光亮度和良好的色纯度。
其激发光谱和发射光谱均表现出良好的对称性，表明荧光粉具有较高的能量利用率和较低的能量损失。
此外，荧光粉的余辉时间较长，适用于长时间照明应用。
（三）与其他荧光粉的性能比较将本实验合成的氧化物红色荧光粉与YAG:Ce3+等荧光粉进行性能比较，发现本实验合成的荧光粉在发光亮度、色纯度和稳定性等方面具有明显优势。