發(fā)布時間：2017-12-23 18:30

  本文關(guān)鍵詞：四種無機發(fā)光材料中稀土離子局域結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本論文工作圍繞四種無機發(fā)光材料中稀土離子局域結(jié)構(gòu)以及材料的發(fā)光性能展開,共分五章,研究內(nèi)容主要包含三個部分,第一部分是利用稀土離子作為熒光探針來研究兩類基質(zhì)材料CaIn2O4和KGd2F7的格位環(huán)境,為第二、三章內(nèi)容。第二部分是有關(guān)K2GdF5:1%Er3+晶體的發(fā)光研究,重點關(guān)注了Gd3+-Er3+之間的能量傳遞,以及材料下轉(zhuǎn)換、上轉(zhuǎn)換的發(fā)光過程,于第四章介紹。第三部分是關(guān)于WLED (White Light Emitting Diode)用紅色熒光粉的研究,在第五章中闡述。第一章是緒論。我們首先簡單介紹了稀土離子的電子組態(tài)以及能級結(jié)構(gòu)、能級躍遷選擇定則、晶體場對稀土離子發(fā)光的影響。其次,我們從激發(fā)能的吸收、傳遞、輻射和猝滅介紹了發(fā)光的基本原理,并描述了幾類常見的稀土發(fā)光材料。最后介紹了利用Eu3+離子做為格位探針來研究格位晶體局域環(huán)境的對稱性的方法。第二章中我們研究了MIn2O4:Eu (M=Ca, Sr)材料的發(fā)光性能。X射線衍射的表征結(jié)果顯示成功合成了樣品,稀土離子的摻雜并未引起雜相。常溫下利用395 nm的光激發(fā)CaIn2O4:1%Eu3+(摻雜離子濃度按占In來算)樣品,觀察到了Eu3+離子的多個能級的輻射發(fā)光(5D0,5D1,5D2,5D3)。20K溫度下,利用格位選擇激發(fā)的方法對CaIn2O4:1%Eu3+樣品Eu3+離子的的格位環(huán)境進行研究,發(fā)現(xiàn)Eu3+離子主要占據(jù)五類格位,其中三類是取代Ca2+離子,其光譜比較相似：另兩類取代In3+離子格位,光譜差別很大。實驗發(fā)現(xiàn),能量傳遞可在不同類格位之間發(fā)生。SrIn2O4與CaIn2O4結(jié)構(gòu)類似,也在SrIn2O4:1%Eu3+的格位選擇激發(fā)發(fā)光譜中得到了類似CaIn2O4的晶格結(jié)構(gòu)信息。第三章,我們利用格位選擇激發(fā)的方法研究了KGd2F7:Eu3+中Eu3+的格位環(huán)境。結(jié)果顯示,Eu3+離子占據(jù)了三類Gd3+離子格位,相應(yīng)的特征激發(fā)峰在466.1nm、526.0 nm、525.2 nm,相應(yīng)的5D0→7F2躍遷的特征發(fā)射峰在620.8 nm、 612.8 nm、610.0 nm,5D0能級壽命為6.9 ms、7.7 ms、9.8 ms。通過分析5D0→7F2躍遷與5D0→7F1躍遷的熒光強度比和5D0能級壽命,確定了三類格位偏離中心對稱的程度各不一樣。另外,525.6 nm激發(fā)的格位因為有更高的配位數(shù),其觀察到的發(fā)射譜更窄。第四章中,我們研究了K2GdF5:1%Er3+晶體的常溫發(fā)光以及上轉(zhuǎn)換發(fā)光。通過詳盡的激發(fā)譜和發(fā)射譜確認Er3+的輻射躍遷。實驗結(jié)果表明,基質(zhì)離子Gd3+到激活劑離子Er3+的能量傳遞比較高效。當(dāng)用小于312 nm的光激發(fā)時,Er3+離子的輻射躍遷以2P3/2能級發(fā)射403 nm和470 nm的光為主。而當(dāng)用長于312 nm的光激發(fā)時,樣品的發(fā)光主要為4S3/2的輻射躍遷發(fā)射。用小于312 nm的光激發(fā)時,4S3/2能級在消布居的同時還伴隨著來自2P3/2能級退激發(fā)的補充。在近紅外發(fā)射中,觀察到了六個發(fā)光帶,以1540 nm的發(fā)射為主。在980 nm激發(fā)下,樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)光中以557 nm和674 nm的發(fā)射為主,都是雙光子過程。我們還測量了材料上轉(zhuǎn)換發(fā)光的溫度特性,探討了利用熱耦合能級4S3/2和2H11/2熒光強度比用于測溫的可能性。第五章,我們研究了ScVO4:Bi3+, Eu3+紅色熒光粉在近紫外激發(fā)下的發(fā)光性能。XRD結(jié)果表明成功合成了所需的樣品。所有樣品在近紫外激發(fā)下都呈現(xiàn)Eu3+離子的特征紅色發(fā)光,在Bi3+和Eu3+的濃度分別為2%和4%時發(fā)光最強。激發(fā)譜顯示Bi3+的摻入使得樣品在近紫外有比較可觀的寬帶激發(fā)。結(jié)合熒光衰減曲線的結(jié)果可知,當(dāng)Bi3+的摻雜濃度≤2%時,近紫外激發(fā)的能量可以很有效的傳遞給Eu3+離子：Bi3+的濃度增加后,能量主要通過Bi3+之間能量傳遞無輻射弛豫損失掉了。在近紫外光激發(fā)下,ScVO4:Bi3+, Eu3+樣品的發(fā)光比商用紅粉Y2O2S: 5%Eu3+發(fā)光更優(yōu)。比如,在385 nm激發(fā)下,樣品的發(fā)光積分強度可達到Y(jié)2O2S: 5%Eu3+的5.4倍,且其色坐標(biāo)也更接近標(biāo)準推薦值。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O482.31

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本文編號：1325026