1 同济大学物理科学与工程学院，上海 200092
2 江苏师范大学物理与电子工程学院,徐州 221116
3 中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 201899
4 连城凯科斯科技有限公司，无锡 214000
采用多孔坩埚温度梯度法生长了0.6%Pr∶CaxSr1-xF2 (x=0， 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)和0.6%Pr,5%R∶Ca0.5Sr0.5F2(R=Y, Lu, Gd)系列碱土氟化物激光晶体，对其晶体结构、吸收和可见波段的荧光光谱及荧光衰减寿命进行了系统研究。通过吸收截面、发射截面、荧光寿命、荧光半峰全宽等光谱参数分析发现，0.6%Pr,5%Y∶Ca0.5Sr0.5F2混晶与其他掺杂混晶相比，具有最佳的光谱效果，443 nm处吸收截面和640 nm处红光发射截面分别为1.63×10-20和3.39×10-20 cm2，相应荧光半峰全宽和荧光寿命分别为4.50 nm和42.8 μs,光谱参数与0.6%Pr∶CaxSr1-xF2 (x=0, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)混晶相比有显著的提升。结果表明，0.6%Pr,5%Y∶Ca0.5Sr0.5F2晶体具有极大的潜力作为新型Pr3+掺杂宽带激光材料的增益介质。
激光晶体 碱土氟化物 Pr3+掺杂 可见激光 发光性能 laser crystal alkaline earth fluoride Pr3+ doping visible laser luminescence property
贵州师范大学物理与电子科学学院, 贵阳 550025
为提高蓝绿色荧光粉的发光性能, 本文采用传统的高温固相法合成LaNbO4∶Dy3+及LaNbO4∶Dy3+,Ca2+荧光粉样品。通过测试样品的XRD、荧光光谱和CIE色度坐标, 研究Dy3+单掺, Dy3+、Ca2+共掺对LaNbO4荧光粉性能的影响。结果表明: LaNbO4∶Dy3+及LaNbO4∶Dy3+,Ca2+荧光粉的衍射峰都与标准卡衍射峰的位置相匹配。样品的激发光谱均由两个宽带激发峰和一系列尖锐激发峰组成, LaNbO4∶Dy3+和LaNbO4∶Dy3+,Ca2+样品的最强激发峰位分别是387和472 nm。在波长为387 nm激发下, 样品的最强发射峰值分别是575和477 nm。且当Dy3+掺杂浓度为0.05时, 样品发光强度最佳。当Dy3+和Ca2+共掺, 且Ca2+浓度为0.05时, 样品的发光性能最好。通过色卡坐标可以观察到在蓝绿色区域LaNbO4∶Dy3+,Ca2+比LaNbO4∶Dy3+的坐标更加集中, 由此可知Dy3+和Ca2+共掺LaNbO4发光效果更好, 发光性能更加稳定, 表明该荧光粉是一种可被紫外光激发并且光致发光性能稳定的蓝绿色荧光粉。
荧光粉 稀土铌酸盐 高温固相法 发光性能 共掺 蓝绿光 phosphor rare earth niobate high temperature solid state method luminescence property co-doping blue-green light
1 1.山东大学 晶体材料国家重点实验室, 新一代半导体材料研究院, 济南250100
2 2.中国科学院 深圳先进技术研究院, 多尺度晶体材料研究中心, 深圳 518055
Er3+和Yb3+共掺杂的YAG晶体是一种非常重要的光学晶体, 目前, 该晶体已经广泛应用于高功率固体激光器, 但是采用提拉法生长大尺寸、低缺陷的掺杂YAG晶体仍然面临很多挑战。本工作采用快速提拉法成功获得了直径为80 mm、长度为230 mm的Er3+和Yb3+共掺杂的YAG单晶。采用不同测试方法评价其结构、掺杂浓度、光吸收、发光性能和刻蚀缺陷。晶片不同位置的拉曼峰峰位以及半峰宽没有明显变化, 说明晶片中心和边缘部分的晶体结构和应变是均匀的。刻蚀结果表明, 腐蚀坑均匀分布在整个腐蚀表面上, 没有观察到位错腐蚀坑特征, 这意味着晶体接近完美。Er3+和Yb3+在不同波长下的强发光峰以及辉光放电质谱结果证明Er,Yb:YAG单晶中成功掺杂了稀土离子。本工作采用提拉法成功生长了大尺寸、低缺陷的Er,Yb:YAG单晶, 证实了快速生长方法对YAG晶体中掺杂双稀土离子是有效的。
YAG单晶 稀土掺杂 快速提拉法 发光性能 YAG single crystal rare earth doping fast Cz growth method luminescence property
新疆大学物理科学与技术学院，乌鲁木齐 830046
分别采用高温固相法和溶胶凝胶法合成了LiMgPO4和LiMgPO4∶Dy，通过热重-差热热分析仪、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、场发射高倍扫描电镜、紫外可见分光光度计和荧光分光光度计研究了不同合成方法对LiMgPO4∶Dy晶体结构、形貌和发光性能的影响。结果表明，溶胶凝胶法的最低合成温度为750 ℃且晶体中几乎不存在其他晶相，而高温固相法在950 ℃合成的晶体中仍然存在少量Mg3(PO4)2晶相；相比于高温固相法，溶胶凝胶法合成的样品形貌比较规则；两种方法合成的样品在可见光区域光吸收能力差，而在紫外区域高温固相法合成的样品光吸收能力明显较高；高温固相法合成的LiMgPO4∶Dy光学带隙范围为3.76~3.93 eV，溶胶凝胶法合成的LiMgPO4∶Dy光学带隙范围为3.85~3.94 eV，合成方法对样品的光学带隙影响较小。LiMgPO4∶Dy的最佳激发波长为350 nm，最强发射峰位于579 nm处，相比于高温固相法，溶胶凝胶法合成样品的发光强度更好。
溶胶凝胶法 高温固相法 晶体结构 光学带隙 发光性能 LiMgPO4∶Dy LiMgPO4∶Dy sol-gel method high-temperature solid-state method crystal structure optical band gap luminescence property
厦门理工学院光电与通信工程学院, 厦门 361024
采用高温固相法制备了一系列新型Sr7-xSb2O12∶xDy3+(x=0~0.35)(摩尔分数)荧光粉, 并研究了Sr7-xSb2O12∶xDy3+的物相结构、发光性能、热稳定性以及荧光寿命。在350 nm光激发下, Sr7-xSb2O12∶xDy3+可以检测到中心波长在482 nm处的蓝光发射带和中心波长在576 nm处的黄光发射带, 当x=0.056时, Dy3+浓度猝灭, Sr6.944Sb2O12∶0.056Dy3+ CIE色坐标为(0.340 8, 0.349 3), 猝灭机理归因于电偶极-电偶极相互作用。当x=0.14时, 该荧光粉可以发出色坐标为(0.310 9, 0.314 0)的白光。此外, Sr7-xSb2O12∶xDy3+在453 K的发光强度大约为室温下发光强度的83.3%, 表现出良好的热稳定性。综合以上研究结果表明, Sr7-xSb2O12∶xDy3+有望用于紫外光激发的白光发光二极管器件中。
Dy3+掺杂 高温固相法 荧光粉 光致发光 发光性能 荧光寿命 热稳定性 Dy3+ doping Sr7Sb2O12 Sr7Sb2O12 high temperature solid-state method phosphor photoluminescence luminescence property fluorescence lifetime thermal stability
沈阳化工大学,辽宁省稀土化学及应用重点实验室，沈阳 110142
采用高温固相法在空气气氛下合成了一系列Eu3+掺杂硼酸盐基质荧光粉。用X射线衍射、荧光光谱以及色坐标等手段对荧光粉的晶相和发光性能进行表征。通过LiBaB9O15中的碱金属以及碱土金属之间的相互取代，研究了基质组成的改变对荧光粉发光性能的影响。结果表明，在Li(Na,K)Ba(Sr,Ca)B9O15∶0.07Eu3+系列荧光粉中，LiSrB9O15∶0.07Eu3+荧光粉的发光强度最强。考察了煅烧温度、保温时间和Eu3+掺杂量对LiSrB9O15∶Eu3+荧光粉晶相和发光性能的影响，煅烧温度为750 ℃，保温时间为1~5 h时，样品的结晶性均良好。Eu3+掺杂量为0.52时，LiSrB9O15∶Eu3+荧光粉的发光强度最强。当x≥0.42(x=0.42,0.47,0.52,0.57)时，LiSrB9O15∶xEu3+色坐标均接近标准红光(0.67,0.33)。比较了LiSrB9O15∶xEu3+(x=0.02~0.57)荧光粉的611 nm(5D0→7F2)和586 nm(5D0→7F1)处发射峰相对强度比值R，R值变化不大，说明多数Eu3+在晶格中处于非反演对称中心的格位; 比较了LiSrB9O15∶0.52Eu3+荧光粉和商用Y2O3∶Eu3+荧光粉的发光特性，在260 nm波长激发下，LiSrB9O15∶0.52Eu3+荧光粉的发光强度弱于Y2O3∶Eu3+荧光粉; 在362 nm和394 nm波长激发下，LiSrB9O15∶0.52Eu3+荧光粉的发光强度强于Y2O3∶Eu3+荧光粉。
硼酸盐基质 高温固相法 荧光粉 发光性能 Eu3+掺杂 borate matrix high temperature solid-state method phosphor luminescence property Eu3+ doping
1 同济大学物理科学与工程学院，上海 200092
2 天通银厦新材料有限公司，银川 750001
3 天通控股股份有限公司，海宁 314412
采用泡生法生长了115 kg级大尺寸钛宝石(Ti∶Al2O3)晶体，晶体外形完整无开裂，制备了口径达300 mm的高质量大口径钛宝石单晶样品。在X射线和α粒子激发下测试了晶体的闪烁发光性能。结果表明,Ti∶Al2O3晶体的闪烁发光包含近红外和近紫外发光。近红外发光来源于Ti3+特征发射，效率较高，衰减时间慢。近紫外发光来源于Ti局域激子发光和F+心发光，具有较快的衰减时间，其光输出与掺杂导致的自吸收有关。α粒子激发下，光产额达到1 130.5 pe/MeV，其中快成分光产额为29.6 pe/MeV。
钛宝石 单晶生长 泡生法 闪烁发光性能 Ti∶Al2O3 single crystal growth Kyropoulos method scintillation luminescence property
1 同济大学高等研究院物理科学与工程学院,先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
2 同济大学化学科学与工程学院, 上海 200092
3 上海蓝宝石晶体工程研究中心, 上海 200092
采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga2O3晶体, 利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响。透射光谱测试表明, 随着Ge离子掺杂浓度增加, Ge∶β-Ga2O3晶体光学带隙增大。在4.67 eV紫外光激发下, Ge∶β-Ga2O3晶体的发光强度与β-Ga2O3晶体相当, 发光衰减时间比β-Ga2O3晶体更快。
氧化镓 Ge掺杂 发光性能 快衰减 gallium oxide Ge-doped luminescence property fast decay
1 吉林化工学院,分析测试中心,吉林 132022
2 东北电力大学,能源与动力工程学院,吉林 132012
采用简便的尿素辅助沉淀法将Gd2O3∶Tb3+成功包覆在二氧化硅微球表面合成了尺寸均匀的球形SiO2@Gd2O3∶Tb3+核壳发光材料,解决了稀土发光材料普遍存在的形貌可控性差和颗粒尺寸不均一等问题。利用XRD、SEM、红外光谱和荧光光谱等表征测试了样品的形貌、结构和发光性能。SEM照片和尺寸分布图显示,SiO2@Gd2O3∶Tb3+粒子呈现均匀球形形貌,分散性良好,粒径约(608±18) nm。XRD图谱分析表明,600 ℃煅烧后,壳层Gd(OH)3CO3完全转变为立方相Gd2O3,结晶性良好,无杂相生成。同时,结合红外光谱推测了SiO2@Gd2O3∶Tb3+核壳微球的形成机理,并得出Gd2O3∶Tb3+壳层主要以Si-O-Gd键形式连接在二氧化硅微球表面。在240 nm紫外光激发下,SiO2@Gd2O3∶Tb3+核壳微球呈现绿光发射,其中,位于540 nm处的主峰归属于Tb3+的5D4→7F5能级跃迁。不同Tb3+掺杂浓度下的发射光谱表明,当Tb3+掺杂浓度为4mol％时,SiO2@Gd2O3∶Tb3+核壳微球的发射强度达到最大值,寿命为1.55 ms,色坐标位于绿色区域,展现了良好的绿光发光性能。
核壳微球 尿素沉淀法 发光性能 SiO2@Gd2O3∶Tb3+ SiO2@Gd2O3∶Tb3+ core-shell microsphere urea assisted precipitation method luminescence property
