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掺杂钨酸锌晶体作为一种新型白光LED用荧光材料,本文对其进行了研究,包括其生长工艺,缺陷和稀土离子的掺杂,光谱分析以及相关计算。
用丘克拉斯基法生长不同掺杂浓度的Ce<3+>,Ho<3+>,Eu<3+>和双掺Ce<3+>与Eu<3+>的ZnWO<,4>晶体。生长工艺为:硅碳棒加热,铂坩埚盛料,硬质的氧化铝筒作为后热器;固液界面以上温度梯度为ΔG≥30℃/cm;转速为30~35rpm,提拉速度为3~4mm/h。采用浸蚀法对各种晶体进行位错分析实验,对其宏观和微观缺陷进行分析。
通过测量Ce<3+>,Ho<3+>,Eu<3+>和双掺Ce<3+>与Eu<3+>的ZnWO<,4>晶体的光谱,确定了各种离子在ZnWO<,4>晶体中的能级分布。观察到在340nm激发下ZnWO<,4>:Ce<3+>发射宽谱带蓝光;460nm激发下的ZnWO<,4>:Ho<3+>晶体发很强的黄光发射;以613nm作为接收光源的ZnWO<,4>:Eu<3+>和ZnWO<,4>:Ce<3+>,Eu<3+>晶体的激发光谱,波长为396nm和467nm,且在其激发下,观察530nm-730nm范围内的荧光光谱,可以作为一种红光发光材料。可以得出,这几种掺杂稀土离子的ZnW04晶体可以作为不同LED的匹配发光材料。
本文还利用Judd-Ofelt理论,从ZnWO<,4>:Eu<3+>晶体的发射光谱出发,首次计算ZnWO<,4>晶体中Eu<3+>离子唯象强度参数Ω<,λ>(λ=2,4),数值分别为:Ω<,2>=12.8183×10<-20>cm<2>,Ω<,4>=0.0648×10<-20>cm<2>,并且根据此参数计算了在ZnWO<,4>晶体中Eu<3+>离子部分能级的自发辐射跃迁几率,能级寿命,有效线宽以及受激发射截面。