一种新型Ca3Mg3Si4O14:Eu2+绿色荧光粉的制备及其性能研究

采用CaCO3,MgO,SiO2,Eu2O3原料,通过高温固相法制备了Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉.通过XRD图谱和PL光谱图,研究了Eu的掺杂浓度与助溶剂(NH4Cl,BaF2)对Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉结构、发光性能和热稳定的影响.XRD图谱对比结果表明,制备的Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉XRD图与理论计算得到的图谱几乎一致.Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉在360～450 nm有很强的激发强度,并且在440 nm激发下发射峰值波长为530 nm的发射光.随着Eu2+离子浓度的增加,发射光谱出现了红移,且在Eu2+离子浓度约为6％时发生了浓度猝灭现象.当添加NH4Cl和BaF2作为助溶剂,Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉的发光强度有一定提高.与未添加助溶剂的Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉的发光强度相比,添加NH4Cl助溶剂后发光强度增加了70％.此外,当温度升高至150 ℃时,Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉和商用绿色荧光粉的发光强度分别降低了7.6％和14％,表明Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉具有良好的热稳定性.这些发光性能均表明Ca3Mg3Si4O14:Eu2+荧光粉是是一种可应用于固态照明的有前景的绿色荧光粉.     

Si掺杂Al2O3电子结构的第一性原理计算

本文采用第一性原理对纯Al2O3和Si掺杂的Si 0.167Al0.833O1.5, Si 0.25Al0.75O1.5晶体体系的能带结构、态密度进行了计算分析. 结果发现：随着Si在Al2O3晶体中所占比例的增加,体系能隙变小,在Si 0.25Al0.75O1.5晶体体系中能隙已降到2.5eV,表明该体系为半导体材料;而在掺杂的体系中有数条分散的能带穿过了费米能级,即可以预测该掺杂体系有特别的光电性质;同时对比纯Al2O3和Si掺杂的Si 0.167Al0.833O1.5, Si 0.25Al0.75O1.5晶体体系的总态密度,发现掺杂体系的价带和导带向低能区域移动.     

Ca_2Si(O_(4-x)N_x):Eu~(2+)绿色荧光粉的制备及其发光性能

利用在Ca-Si-O干凝胶前驱体中添加Si3N4的方法于非还原气氛下合成了含N固溶体Ca2Si(O4-xNx):Eu2+绿色荧光粉.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及荧光分光光度计分别分析了产物的物相结构、颗粒形貌和发光性能.结果显示,Si3N4与前驱体的混合物在非还原气氛(纯氮气)下于1100℃焙烧后获得含N固溶体Ca2Si(O4-xNx):Eu2+荧光粉,特别是其中Eu3+被还原为Eu2+,产物的晶体结构与β-Ca2SiO4相一致.Ca2Si(O4-xNx):Eu2+能够被270—400 nm范围内的紫外线有效激发,其发射光谱呈宽带发射.随着N含量的增加,发射峰出现一定程度红移(501—504 nm),而且发光强度显著提高.当Eu2+浓度为0.25 mol%时发光强度达最大值,浓度超过0.25 mol%时,发光强度显著降低,出现浓度猝灭效应.     

Si掺杂Al_2O_3电子结构的第一性原理计算

本文采用第一性原理对纯Al2O3和Si掺杂的Si0.167Al0.833O1.5,Si0.25Al0.75O1.5晶体体系的能带结构、态密度进行了计算分析.结果发现:随着Si在Al2O3晶体中所占比例的增加,体系能隙变小,在Si0.25Al0.75O1.5晶体体系中能隙已降到2.5 e V,表明该体系为半导体材料;而在掺杂的体系中有数条分散的能带穿过了费米能级,即可以预测该掺杂体系有特别的光电性质;同时对比纯Al2O3和Si掺杂的Si0.167Al0.833O1.5,Si0.25Al0.75O1.5晶体体系的总态密度,发现掺杂体系的价带和导带向低能区域移动.     

Ce3+/Eu2+共掺Ca3Si2O4N2荧光粉的光学特性

采用高温固相法制备了一种新型的白光LED用Ca3Si2O4N2∶Eu2+,Ce3+,K+荧光粉。利用X射线衍射仪对样品的物相结构进行了分析,结果表明:Ce3+和K+离子的掺杂没有改变Ca3Si2O4N2∶Eu2+荧光粉的主晶相。利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了测试,发现样品在355 nm激发下得到的发射光谱为峰值位于505 nm的单峰,是Eu2+离子5d-4f电子跃迁引起的。Ca3Si2O4N2∶Eu2+荧光粉通过Ce3+和K+离子的掺杂,发光明显增强。当Ce3+的摩尔分数为1%时,荧光粉的发光强度达到最大值,是单掺Eu2+离子荧光粉发光强度的168%。通过光谱重叠的方法计算Ce3+→Eu2+能量传递临界的距离为2.535 nm。     

Ba_3Si_6O_9N_4∶Eu~(2+)荧光粉制备及其表征

采用基于高温固相的两步合成法,以BaSiO3为前驱体制备了Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉,主要研究了不同Eu2+掺杂浓度对Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉发光性能的影响机理,并与传统高温固相法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉的发光机理进行了对比分析。结果表明:与传统高温固相法相比,两步法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉具有更高的纯度和结晶度。Eu2+掺杂浓度大于9%时,两步法和传统高温固相法制备的样品都发生浓度猝灭现象。传统高温固相法与两步法制备Ba3Si6O9N4:Eu2+荧光粉的浓度猝灭机理一致,均是由于电偶极-电偶极相互作用造成的。在330nm的激发光下,两步法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉的发射光谱(峰值489nm)与传统的高温固相法(峰值512nm)相比,出现了蓝移的现象,更加接近于理论发射光谱中心(480nm)。能谱分析结果显示,两步法制备的荧光粉的元素组分更接近理论值,能有效降低晶格缺陷。两步法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉样品具有更好的热稳定性,更利于白光LED的应用。     

Mg掺杂对Li(Co,Al)O2电子结构影响的第一原理研究

基于密度泛函理论的第一原理赝势法，研究了Mg在Li(Co，Al)O2中掺杂前后的电子结构的变化.通过能带和态密度的分析,发现Mg掺杂后在价带中引入了电子空穴，同时价带展宽，这两个电子结构的显著变化是引起Li(Co，Al)O2导电率提高的主要机理.通过对Co3d电子态密度的分析发现，在二价Mg掺杂后，Li(Co，Al)O2中的Co价态升高，介于Co3+和Co4+之间.从能带计算出发，进一步定量给出了Co和O的平均价态的变化. 关键词： Li(Co Al)O2 电子结构 第一原理 电导     

Ca_xSi合金前驱物常压氮化制备Ca_(1-x)AlSiN_3∶xEu~(2+)红色荧光粉及发光性能研究

采用CaxSi合金前驱物和Eu B6常压氮化制备了Ca Al Si N3∶Eu2+氮化物红色荧光粉。研究了不同烧结温度、添加助熔剂及二次烧结对发光性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、荧光分光光度计对发光材料的形貌、晶体结构、发光性能与热稳定性进行了研究。分析结果表明:通过合金前驱物常压氮化法得到的氮化物荧光粉具有Ca Al Si N3结构,空间群为Cmc21。Ca Al Si N3∶Eu2+红色荧光粉的最佳烧结温度为1 550℃。添加质量分数为6%的Sr F2助熔剂后,荧光粉发光强度的提升效果最好。添加6%Sr F2助熔剂及二次烧结后得到的荧光粉的晶粒生长更加完整,颗粒度明显改善,发射光谱的相对强度也明显提高,比未加助熔剂单次烧结的荧光粉相对强度提高了近一倍。将发射峰位在640 nm的Ca0.98Al Si N3∶0.02Eu2+红色荧光粉应用在白光LED的封装中,获得了色温为3 109 K、显色指数为92.5以及色温为4 989K、显色指数为95.8的高显色白光LED,说明本文合成的氮化物红色荧光粉可以实现暖白光和正白光高显色的白LED发光器件。     

Mg掺杂对Li(Co,Al)O2电子结构影响的第一原理研究

基于密度泛函理论的第一原理赝势法,研究了Mg在Li(Co,Al)O2中掺杂前后的电子结构的变化.通过能带和态密度的分析,发现Mg掺杂后在价带中引入了电子空穴,同时价带展宽,这两个电子结构的显著变化是引起Li(Co,Al)O2导电率提高的主要机理.通过对Co3d电子态密度的分析发现,在二价Mg掺杂后,Li(Co,Al)O2中的Co价态升高,介于Co3+和Co4+之间.从能带计算出发,进一步定量给出了Co和O的平均价态的变化.     

掺杂Mg2Si电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法系统计算了Mg2Si及掺Ag、Al的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明,未掺杂Mg2Si属于间接带隙半导体,禁带宽度为0.2994 eV,其价带主要由Si的3p及Mg的3s、3p态电子构成,导带主要由Mg的3s、3p及Si的3p态电子构成,静态介电常数为18.89,折射率为4.3460.掺Ag后Mg2Si为p型半导体,价带主要由Si的3p,Mg的3s、3p及Ag的3p、4d、5s态电子构成,静态介电常数为11.01,折射率为3.3175.掺Al后Mg2Si为n型半导体,导带主要由Mg的3s、3p,Si的3p及Al的3p态电子构成,Al的3s态电子贡献相对较小,静态介电常数为87.03,折射率为9.3289.通过掺杂有效调制了Mg2Si的电子结构,计算结果为Mg2Si光电材料的设计与应用提供了理论依据.     

红色长余辉材料Y_2O_2S:Eu,Si,M(M=Mg,Ca,Sr,Ba)的制备及发光性能

采用高温固相法合成了红色长余辉材料Y2O2S:Eu,Si,M(M=Mg,Ca,Sr,Ba),利用X晶体衍射、发光光谱、热释光测量等对材料的性能进行了表征。结果分析表明:Y2O2S:Eu,Si,M(M=Mg,Ca,Sr,Ba)长余辉材料的最大荧光发射和余辉发射峰完全一致都位于627nm,产生红光发射,是典型的Eu3+离子的5D0-7F2跃迁。激发停止后,能够产生较好的余辉性能。碱土金属离子能够增强其荧光发射峰强度并对余辉性能有一定促进作用,其中以Mg2+最好,其次是Ba2+。     

Ca~(2+)离子替代对Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+),Dy~(3+)结构和发光性能的影响

采用高温固相反应按化学式Sr4-xCaxAl14O25:Eu2+,Dy3+(x=0,0.8,1.6,2.4,3.2,4)配比原料,合成长余辉发光材料.X射线衍射分析表明当x2.4时,产物物相均为Sr4Al14O25正交结构;当x2.4时,产物物相转变为CaAl4O7单斜结构.对掺Ca量不同,但结构仍保持Sr4Al14O25的样品采用360nm激光照射,发射光谱表明样品发光均由以Eu2+为发光中心的电子4f65d→4f7跃迁所致,并且随着Ca掺入量的增加,样品发射光谱峰位逐渐蓝移.这是由于Ca2+取代Sr2+位置后,导致晶格收缩,影响Eu2+的5d能级劈裂情况,从而影响电子4f65d→4f7跃迁.余辉衰减检测和热释光谱分析发现,不同Ca掺入量的样品余辉衰减快慢不同,是由于其中存在的陷阱能级深度不同,且陷阱能级越深,其余辉时间越长.     

P掺杂正交相Ca_2Si电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论第一性原理超软贋势平面波方法系统计算了Ca2Si及P掺杂Ca2Si的电子结构、光学性质,分析了P掺杂对Ca2Si的能带结构、电子态密度、光学性质的影响.计算结果表明:掺入P后Ca2Si的能带向低能方向偏移,禁带宽带为0.557 95eV,价带主要由Si的3p,P的3p以及Ca的4s、3d电子构成,导带主要由Ca的3d电子贡献.通过能带结构和态密度分析了P掺杂正交相Ca2Si的复介电函数、折射率、反射谱、吸收谱和能量损失函数,结果表明P掺杂增强了Ca2Si的光利用率,说明掺杂能够有效改变材料电子结构和光电性能,为Ca2Si材料光电性能的开发、应用提供理论依据.     

镓置换铝对SrAl2Si2O8:Eu2+晶体结构和发光特性的影响

采用高温固相法在弱还原气氛下制备了Sr0.955Al2-xGaxSi2O8:Eu2+ (x=0～1.0)系列荧光粉,研究了Ga3+置换铝Al3+对晶体结构和光谱特性的影响.Ga3+进入SrAl2Si2O8晶格与Al3+发生类质同相替代使晶胞参量a、b、c、β和晶胞体积V都随Ga3+置换量呈线性增大,表明形成了连续固溶体...     

新型FED荧光粉MSi2N2O2∶Eu2+(M=Sr,Ba)的发光性能

采用高温固相法合成了一系列新型绿色FED(Field Emission Display)荧光粉MSi2N2O2∶Eu2+(M=Sr,Ba),研究了该荧光粉在不同电压和电流密度下的发光特性.在电子束激发下,SrSi2N2O2:Eu2+的发射主峰位于541 nm,属于黄绿光发射;BaSi2N2O2∶Eu2+的发射主峰位于4...     

Ca_9Al(PO_4)_7:Eu~(2+)的发光、浓度猝灭及温度稳定性（英文）

采用高温固相法制备了Ca9Al(PO4)7:Eu2+蓝色荧光粉,研究了Ca9Al(PO4)7:Eu2+的发光、浓度猝灭及温度稳定性.Ca9Al(PO4)7:Eu2+的激发光谱覆盖200~350nm紫外区;发射光谱为一主峰位于445nm的宽谱,对应Eu2+的4f65d1→4f7特征跃迁.研究发现,随Eu2+掺杂量的增大,Ca9Al(PO4)7:Eu2+的发射强度呈现先增大、后减小的变化趋势,最大发射强度对应的Eu2+掺杂量为0.01,即存在浓度猝灭效应,对应的机理为电偶极-电偶极相互作用;依据晶格常数,得出临界距离为2.297nm.在25~300℃范围内改变光谱测量温度,发现温度升高到150℃时,Ca9Al(PO4)7:Eu2+的发射强度变为25℃时的81.0%,对应的激活能为0.268eV,说明材料具有较好的温度稳定性.     

Ca4Y6Si6O25:Eu2+绿色荧光粉的发光特性

采用高温固相法合成了Ca4 Y6Si6O25:Eu2+绿色荧光材料.通过X射线衍射分析得知,Ca4Y6Si6O25属于六方晶系,具有P63/m(176)空间点群结构.测定了Eu2+的激发光谱和发射光谱.Ca4Y6Si6O25:Eu2+的激发光谱为350～450 nm的宽带谱,这与近紫外光LED芯片相匹配.发射光谱是峰值...     

Eu2+掺杂CaAlSiN3基氮化物红色荧光粉及其发光性能研究

白光LED作为新一代高效、环保型照明光源,被给予了极高的厚望。目前商业中白光LED主要采用蓝色LED芯片激发黄色YAG荧光粉的方式来实现白光,发光效率能达到理想值,但存在红色光谱区域缺失的问题,造成关键性指标显色指数偏低,限制了白光LED在橱窗照明、医疗照明和投影显示等高品质需求领域的应用。而目前研究较多有关红色荧光粉的光效与稳定性,对红色氮化物荧光粉的宽光谱设计研究尚有待深入探索。采用高温固相法成功制备出了高效宽光谱红色Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+荧光粉,通过X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪(PL)等测试技术对荧光粉样品的结晶度和发光性能进行了表征分析;基于第一性原理研究了CaAlSiN3∶Eu2+荧光粉的晶体结构和能带结构,研究了Eu2+掺杂CaAlSiN3发光过程中的能量跃迁机理,从其微观性质方面分析探讨了荧光粉的光谱性能;基于蒙特卡罗理论和遗传算法建立了白光封装模型,并结合CaAlSiN3∶Eu2+进行了白光LED应用封装和测试,研究了CaAlSiN3∶Eu2+荧光粉的封装样品的光色特性。研究结果表明,利用高温气压炉合成Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+材料具有较高的结晶度,且微量的稀土元素Eu掺杂不会破坏其晶体结构,仍具有较好的稳定结构;通过PL光谱测试发现其具有极宽的激发光谱(200~600 nm),能被蓝光或者紫外LED芯片有效激发,当在450 nm波长激发下,荧光粉发出峰值为650 nm的发射光谱,光谱半高宽为91.4 nm,通过晶体的能带分布可知其发射光谱为5条高斯光谱曲线,归结于Eu2+的5d能级向4f能级跃迁, Ca0.937 5AlSiN3∶0.062 5Eu2+荧光粉的能量带隙为3.14 eV的间接带隙,主要是由Ca-3p, Eu-3d, N-2p, Al-3p, Si-3p电子态决定,使得材料发出红色光谱;通过建立白光光谱模型指导实现了白光LED应用封装,采用蓝光LED芯片与Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+红色荧光粉、β-sialon绿色荧光粉进行组合封装,光谱测试结果与白光封装模型模拟值(Ra=93.93,R9=72.77,Tc=3 400 K)的趋势接近,且获得了高效高显色性的白光LED(η=101 lm·W-1,Ra=92.1,R9=74.9,Tc=3 464 K), Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+所提供的红光光谱能够有效地提高白光LED的显色指数,同时在LED的发光效率、色温和物理化学稳定性等方面具有极高的价值,是一种很有应用前途的高品质照明白光LED用红色荧光粉材料。     

Mg,Al掺杂对LiCoO2体系电子结构影响的第一原理研究

为了研究Mg ,Al掺杂对锂二次电池正极材料LiCoO2 体系的电子结构的影响 ,进而揭示Mg掺杂的LiCoO2 具有高电导率的机理 ,对Li(Co ,Al)O2 和Li(Co,Mg)O2 进行了基于密度泛函理论的第一原理研究 .通过对能带及态密度的分析 ,发现在Mg掺杂后价带出现电子态空穴 ,提高了电导 ,并且通过歧化效应 (disproportionation)改变了Co 3d电子在各能级的分布 ,而Al掺杂则没有这些作用 .O2 - 的离子性在掺杂后明显增强 .     

Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的发光、浓度猝灭及温度稳定性

采用高温固相法制备了Ca9Al(PO4)7∶Eu2+蓝色荧光粉,研究了Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的发光、浓度猝灭及温度稳定性.Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的激发光谱覆盖200～350 nm紫外区;发射光谱为一主峰位于445 nm的宽谱,对应Eu2+的4f6 5d1--→4f特征跃迁.研究发现,随Eu2+掺杂量的增大,Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的发射强度呈现先增大、后减小的变化趋势,最大发射强度对应的Eu2+掺杂量为0.01,即存在浓度猝灭效应,对应的机理为电偶极-电偶极相互作用;依据晶格常数,得出临界距离为2.297 nm.在25～300℃范围内改变光谱测量温度,发现温度升高到150℃时,Ca9Al(PO4)7∶Eu2+的发射强度变为25℃时的81.0％,对应的激活能为0.268 eV,说明材料具有较好的温度稳定性.