硅酸盐基质白光LED用宽激发带发光材料研究进展

简要评述了近年来碱土金属硅酸盐基质白光LED用宽激发带发光材料的研究结果与最近进展, 其中富Sr相的(Sr, Ba, Ca, Mg)₂SiO₄:Eu²⁺和(Sr, Ba, Ca, Mg) ₃SiO₅:Eu²⁺具有很宽的激发带, 对450~480 nm的蓝光有很强的吸收, 分别呈现绿色和橙红色发光, 是一种高效的蓝光LED芯片用白光LED发光材料, 其封装发光效率达到70~80 lm/W, 色温4600~11000 K, 可以达到同样芯片封装YAG:Ce的95%~105%. 而三元碱土金属硅酸盐基质MO(M=Sr, Ca, Ba)-Mg(Zn)O-SiO₂发光材料在蓝紫光区(370~440 nm)有较强的激发性能, 能实现红、绿、蓝三色发光, 可应用于蓝紫光/紫外光LED芯片, 具有很高的显色性能, 可以避免不同体系基质材料混用造成的应用困难. 同时, 对该材料及其应用的研究现状和发展方向也进行了分析.     

Eu,Dy共掺SiO_2单一基质三基色白光发光材料

用溶胶-凝胶技术制备了Eu,Dy共掺杂SiO2基质三基色白光干凝胶发光材料,在室温紫外激光波长激发下样品的发射光谱分别在618,573和400～500nm处同时出现了强的红、绿、蓝三色发射.利用FT-IR,TGA-DSC,PL光谱等现代分析技术,对发光材料的微观结构进行了表征,研究了退火温度、退火时间、干燥气氛、基质成分等制备工艺对其发光性能的影响.Eu3 对应的红光750℃时发光最强,700℃退火样品开始出现蓝光,900℃蓝光最强.退火最佳保温时间为2h.真空干燥样品在较低温度下Eu3 更容易还原成Eu2 ;TGA-DSC分析表明,真空气氛干燥样品形成稳定网络结构的温度低于空气气氛干燥样品.4种基质干凝胶850℃退火样品的光谱只有SA,SAB基质中有蓝光发射,且SAB基质中的蓝光强于SA基质,分析认为在SAB基质中,由于氧化硼、碱土氧化物与氧化铝可能形成共熔相,可稳定发光中心及网络结构,从而提高发光亮度.     

白光LED用LiCaBO3:Ce3+材料发光特性研究

采用固相法制备了LiCaBO₃:Ce³⁺发光材料. 测得LiCaBO₃:Ce³⁺材料的发射光谱为不对称的单峰宽谱, 主峰位于428 nm处; 监测428 nm发射峰时所得材料的激发光谱为主峰位于364 nm的宽谱. 通过Van Uitert公式证明Ca在LiCaBO₃中只存在一种晶体学格位, 造成LiCaBO₃:Ce³⁺材料非对称发射的原因是Ce³⁺离子能级劈裂. 研究了Ce³⁺浓度对LiCaBO₃:Ce³⁺材料发光强度的影响, 结果显示随Ce³⁺浓度的增大, 发光强度呈现先增大后减小的趋势, 在Ce³⁺浓度为3%(摩尔分数)时到达峰值, 根据Dexter理论, 其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用. 引入Li⁺, Na⁺和K⁺作为电荷补偿剂, 发现LiCaBO₃:Ce³⁺材料的发射强度均得到了明显增强. 利用InGaN管芯(370 nm)激发LiCaBO₃:Ce³⁺材料, 呈现很好的蓝白光发射, 测得的色坐标为(x = 0.287, y = 0.290).     

Eu, Dy共掺SiO2单一基质三基色白光发光材料

用溶胶-凝胶技术制备了Eu, Dy共掺杂SiO2基质三基色白光干凝胶发光材料, 在室温紫外激光波长激发下样品的发射光谱分别在618, 573和400~500 nm处同时出现了强的红、绿、蓝三色发射. 利用FT-IR, TGA-DSC, PL光谱等现代分析技术, 对发光材料的微观结构进行了表征, 研究了退火温度、退火时间、干燥气氛、基质成分等制备工艺对其发光性能的影响. Eu³⁺对应的红光750℃时发光最强, 700℃退火样品开始出现蓝光, 900℃蓝光最强. 退火最佳保温时间为2 h. 真空干燥样品在较低温度下Eu³⁺更容易还原成Eu²⁺; TGA-DSC分析表明, 真空气氛干燥样品形成稳定网络结构的温度低于空气气氛干燥样品. 4种基质干凝胶850℃退火样品的光谱只有SA, SAB基质中有蓝光发射, 且SAB基质中的蓝光强于SA基质, 分析认为在SAB基质中, 由于氧化硼、碱土氧化物与氧化铝可能形成共熔相, 可稳定发光中心及网络结构, 从而提高发光亮度.     

高效单发光层有机电致白光器件的制备与分光特性

以N, N′-二苯基-N, N′-二(1,1′-联苯)-4,4′-二胺(NPB) 为空穴传输材料, 4,7-二苯基-1,10-邻菲罗林(BPhen)为电子传输材料, 以2-叔丁基-9,10-二-(2-萘基)蒽(TADN)为主体材料, 掺杂红光染料4-二氰亚甲基-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久咯呢定基-9-烯基)-4H-吡喃(DCJTB), 制备了单发光层有机电致发光白光器件, 器件的最高亮度和效率分别为11400 cd/m²和5.6 cd/A (4.1 lm/W). 在此基础上, 研究了白光器件通过彩色滤色膜的分光特性.     

Mn 离子对掺铈钇铝石榴石发光区范围的影响

利用碳酸氢铵溶液作为沉淀剂制备了锰、铈共掺钇铝石榴石荧光粉(YAG:Ce,Mn). 实验发现,锰离子的掺入可以增大YAG:Ce 荧光粉的红光发光区范围, 这主要是由于锰离子²E-⁴A₂, ⁵E-⁵T₂ 以及¹T₂-⁵T₂ 能级的跃迁. X 射线衍射(X-ray diffraction, XRD)结果表明, Ce³⁺(1.032 Å)主要取代Y³⁺(0.900 Å)格位, Mn⁴⁺(0.538 Å)和Mn³⁺(0.67 Å)主要取代Al³⁺(0.535 Å)格位. 研究结果表明,YAG:Ce_0.06,Mn_0.08 荧光粉的发光强度最好, 发光范围最大, 其色坐标为(0.233, 0.194). 由此可见, 在YAG:Ce荧光粉中共掺Mn离子可以改善白光LED (light-emitting diodes)中YAG荧光粉的发光性能.     

白光LED用CaSn_(1-x)Li_xO_3:Eu~(3+)荧光粉的红色发光及热特性

采用简单的固相反应法制备了Ca Sn_(1-x)Li_xO_3:Eu~(3+)(x=0,2,5,10)系列荧光粉.X射线衍射(XRD)分析证实Li~+的电荷补偿有助于提升Eu~(3+)在Ca Sn O_3晶格中的溶解能力.当Li~+掺杂浓度为10%时,8%Eu~(3+)完全掺入Ca Sn O_3晶格,结果显著提升Eu~(3+)的红色发光.基于校对的发射谱,讨论了这种荧光增强的原理.此外,在394 nm光波长激发下,最佳样品Ca Sn_(0.9)Li_(0.1)O_3:8%Eu~(3+)显示了良好的热稳定性,表明该材料可用于大功率白光LED的红色组分.基于热特性的研究,指出两个热布居过程主导Ca Sn_(0.9)Li_(0.1)O_3:8%Eu~(3+)的荧光猝灭.     

白光LED用单一基质Ca10(Si2O7)3Cl2:Eu2+,Mn2+ 白色发光材料特性研究

采用高温固相法制备了单一基质Ca₁₀(Si₂O₇)₃Cl₂:Eu²⁺,Mn²⁺白色发光材料, 研究发现材料适于近紫外光激发, 发射高亮度的白色光. Eu²⁺发射中心形成峰值为426和523 nm的特征宽谱, 通过Eu²⁺向Mn²⁺的能量传递, 形成了峰值为585 nm的宽谱发射; 红、绿、蓝三色发射带叠加后, 在同一基质中实现了白光发射. 利用Dexter电多极相互作用的能量传递公式, 得出Ca₁₀(Si₂O₇)₃Cl₂中Eu²⁺对Mn²⁺的能量传递属于电偶极-电偶极相互作用引起的共振能量传递. 利用InGaN管芯(370 nm)激发Ca₁₀(Si₂O₇)₃Cl₂:Eu²⁺,Mn²⁺材料, 获得了很好的白光发射, 测得的色坐标为(x = 0.323, y = 0.327), 色温为5664 K, 显色指数为85%.     

CaLaGa3O7:Dy3+荧光粉的光致和阴极射线发光性能

采用化学共沉淀法制备单一基质CaLaGa3O7:Dy3+白色荧光粉,借助场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscopy,FE-SEM),X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD),激光粒度仪,光致发光(photoluminescence,PL)和阴极射线发光(cathodoluminescence,CL)光谱对其结构和光学性能进行研究.结果表明,样品由一些黏结在一起的近球形颗粒组成,有轻微的团聚现象,平均粒径约为1.0?m.Dy3+离子作为发光中心取代CaLaGa3O7晶格中的La3+离子,其对称格位为Cs.在紫外光和低压电子束的激发下,CaLaGa3O7:Dy3+荧光粉表现出Dy3+的特征发射(4F9/2-6H15/2跃迁和4F9/2-6H13/2跃迁),其最强发射峰为573nm(黄光).样品的色坐标均位于白光区域,并讨论了发光机理.此荧光粉可被应用于场发射显示器(field emission displays,FEDs)和白光发光二极管(light-emitting diodes,LED)中.     

用于白光LED的Sr3SiO5:Eu2+材料制备及发光特性研究

采用高温固相反应方法制备了用于白光发光二极管的Sr₃SiO₅:Eu²⁺发光材料. 测量了Eu²⁺掺杂浓度为0.01 mol时样品的激发与发射光谱, 其均为多峰宽带, 发射光谱主峰为575 nm, 次峰为487 nm, 与理论计算所得合成材料的发射光谱峰值符合得较好; 主发射峰对应的激发光谱峰值为365, 418, 458和473 nm. 同时, 研究发现Eu²⁺掺杂浓度影响了合成材料的发射光谱. 研究了InGaN管芯激发下YAG:Ce³⁺及Sr₃SiO₅:Eu²⁺材料的白光发射光谱, 对比结果显示, InGaN管芯激发下Sr₃SiO₅:Eu²⁺材料的白光发射光谱具有更好的显色性, 色坐标(x, y)为(0.348, 0.326).     

上转换发光纳米材料在生物成像中应用的研究进展

稀土上转换发光纳米材料是一类利用近红外光激发而短波长发射的荧光材料, 因其具有发光性质稳定、无光漂白现象、弱的生物样品损伤和高荧光信噪比等优点, 在荧光成像中可弥补传统荧光标记材料的不足而发挥重要作用. 本文重点介绍上转换发光纳米材料在生物成像中应用的进展.