采用离子注入法制备了不同剂量的β-Ga2O3∶Eu3+样品, 并在空气中进行了退火处理, 成功实现了Eu3+的光学激活。通过拉曼和X射线衍射表征了β-Ga2O3晶体随Eu3+注入剂量的应力变化趋势, 发现随着Eu3+剂量的增加, 晶格应力先增加后减少, 并对其内在机理进行了分析。利用阴极荧光光谱对晶体的发光性质进行了表征, 主要观察到峰值位于380 nm附近、宽的缺陷发光峰以及峰值位于591 nm、597 nm和613 nm的Eu3+发光峰。通过高斯拟合发现, 该380 nm发光峰主要由360 nm、398 nm和442 nm三个子峰构成, 分别与自陷激子和施主-受主对有关。此外, Eu3+发光峰位置与强度受到基质局域晶体场的影响。

镉配合物因其独特的结构及性质而被广泛应用于光学、医药、化学等领域, 水热法因其溶剂清洁、操作简单等因素是目前合成配合物方便有效的方法之一。本文以2,6-双(2-吡嗪基)-4,4′-联吡啶(L)、对苯二甲酸和CdCl2·2.5H2O为原料, 运用水热合成法合成了配位化合物［Cd2(L)2(bdc)(H2O)4］(bdc), 用X射线单晶衍射技术、红外光谱分析等手段对所合成配合物进行了结构和发光性质的表征。研究发现: 配合物［Cd2(L)2(bdc)(H2O)4］(bdc)属于三斜晶系, P1空间群, 晶胞参数为a=1.002 78(17) nm, b=1.044 25(17) nm, c=1.274 8(2) nm, β=78.559(2)°, 且具有良好的荧光性能。

系统研究了Ba2Mg(BO3)2∶Eu3+荧光粉的高温固相法制备工艺条件, 发现在900 ℃下保温3 h制得的样品的发光性能最好。研究了Eu3+掺杂浓度对基质晶 格环境和发光性质的影响, 当Eu3+浓度较低时, 荧光粉在594 nm的发射峰强度最大, 随着Eu3+掺杂浓度的增加, Eu3+偏离对称中心的程度越来越大, 当Eu3+浓 度超过3at%时, 荧光粉在613 nm的发射峰强度开始急剧增强, 浓度达到3.5at%时, 613 nm的发射开始占主导, 这是由于晶体结构的扭曲程度导致晶格对称性发 生了较大的改变, 释放了更多禁戒的5D0→7F2电偶极跃迁。制备的橙色荧光粉可以被近紫外InGaN芯片有效激发, 应用于白光LED。

采用高温固相法制备了Li+、Bi3+掺杂Lu2O3∶Ho3+,Yb3+粉体。用X射线衍射仪分析了合成粉体的微结构, 用场发射扫描电子显微镜观测了样品的形貌及 尺寸, 用紫外可见近红外荧光光谱仪分析了合成粉体的上转换发射光谱以及能级寿命。结果表明: Li+、Bi3+掺杂的Lu2O3∶Ho3+,Yb3+粉体, 仍然保持Lu2O3立 方相结构。Li+或Bi3+掺杂后, 合成粉体的分散性更好, 颗粒更均匀, 且更加接近球形, Li+掺杂后粉体颗粒尺寸明显增加。用980 nm激发, 4%Li+或1.5% Bi3+ 掺杂后, 合成粉体中Ho3+的绿光光强分别提高了约3.9倍、2.8倍。随着Li+浓度的增加, 合成粉体中Ho3+的5S2能级寿命先增加后减小; 随着Bi3+浓度的增加, 合成粉体中Ho3+的5S2能级寿命逐渐减小。

采用高温固相法在单一基质中制备了具有多模态发光特性的系列荧光粉BaGa2Si2O8∶Eu2+,Eu3+,Pr3+, 掺入适量的Pr3+可显著改善荧光粉的余辉发光性能。结果表明, 该系列荧光粉在254 nm或365 nm的光激发下, 具有不同颜色的光致发光和余辉发光, 体现出多模发光特征; 同时该系列荧光粉的余辉发光还具有不同的衰减时间。根据这些发光特性, 选用合适的荧光粉制作了系列发光图案。相关典型应用示例表明, 该发光图案的多模发光特征可应用于发光防伪应用, 而基于其差异化的余辉衰减特性, 还可以设计出可动态变化的余辉发光图案, 从而增加发光防伪和加密的安全层级。

用高温固相法制备了YAG:5%Dy3+以及(Ce0.01DyyY0.99-y)3A15O12 (y=0%,1%,3%,5%,7%,9%)荧光粉。XRD结果表明, NH4Cl、LiCl、H3BO3三种助熔剂比较, 添加H3BO3可有效降低YAG晶体的结晶温度, 有效阻止中间相YAlO3的形成。H3BO3做助熔剂在1 450 ℃煅烧6 h制备的Dy3+和Ce3+掺杂Y3Al5O12荧光粉具有单一YAG立方相结构, 且随Dy3+掺杂浓度增加, (420)衍射峰逐渐向小角度偏移。在583 nm监测下; 与单掺1%Ce3+样品比较, Ce3+与Dy3+共掺样品在342 nm处的吸收均减弱;与单掺5%Dy3+样品比较, Ce3+与Dy3+共掺样品在351 nm处的吸收明显增强。351 nm激发下, 随Dy3+掺杂浓度增加, Ce3+与Dy3+共掺样品中Ce3+在526 nm处的发射强度逐渐减小, 而在583 nm处的发射强度先增加后减弱, 这说明351 nm激发下, Ce3+与Dy3+共掺样品中存在Ce3+向Dy3+的部分能量传递。465 nm激发下, Ce3+与Dy3+共掺杂样品中只出现Ce3+的发射峰, 且随Dy3+浓度增加, Ce3+发光减弱。当Dy3+离子浓度为3%时, Ce3+与Dy3+共掺样品中Dy3+相对光强达到最大, 此时Ce3+→Dy3+能量传递效率为15.7%。405 nm激发下, 随Dy3+掺杂浓度增加, 合成粉体中Ce3+的寿命逐渐减小。经计算, Ce3+→Dy3+能量传递临界距离为3.464 nm, 为电四极-电四极相互作用的共振能量传递。

采用微波加热固相法合成了Mg2+、Zn2+掺杂CaWO4∶Eu3+荧光粉。利用XRD对样品的晶体结构进行表征, 通过荧光分光光度仪对样品的激发光谱、发射光谱和能级寿命进行检测和分析。结果表明, Mg2+、Zn2+、Eu3+掺杂CaWO4不影响CaWO4基质的四方晶相。395 nm激发下, 与CaWO4∶2%Eu3+样品比较, 分别掺杂0.5%的Mg2+或Zn2+的样品发光强度提高了1.3倍和2.1倍; 与3%Mg2+或3%Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3粉体发光比较, 当Eu3+浓度增加为3%时, 粉体的发光强度分别提高了7.3倍和14.8倍; 与CaWO4∶3%Eu3+样品比较, 3%的Mg2+或Zn2+掺杂后的样品光强分别提高了1.2倍和1.3倍。262 nm比395 nm激发同一样品的Eu3+的5D0能级寿命有所增加。与单掺2%Eu3+样品比较, 随着Mg2+或Zn2+掺杂浓度增加, 样品荧光寿命先增加后减小。同样激发波长下, 与Mg2+或Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3+样品荧光寿命相比, Eu3+浓度增加为3%时, 样品的荧光寿命明显变短。