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PDP用的荧光粉引起了越来越多学者的重视,晶体中掺杂稀土离子的相关研究已成为人们研究的热点。由于硅酸盐基质具有较高的化学稳定性和较好的结晶性,是一类性能优良基质材料。本文采用高温固相法研究制备了稀土离子掺杂的M<,2>SiO<,4>碱土金属系列硅酸盐荧光粉,并对其结构特性及发光性能进行了研究。
M<,2>SiO<,4>:RE(M=Mg,Sr,Ba,RE=Tm<3+>,Tb<3+>)的X射线粉末衍射数据与JCPDS标准卡片(87-0061,39-1256,26-1403)符合得很好。稀土激活离子的掺入没有引起基质结构的明显变化,表明我们合成的材料是碱土金属正硅酸盐,属于M<,2>SiO<,4>型化合物,属于正交型晶系。
监测457nm时,M<,2>SiO<,4>(M=Mg,Sr,Ba):Tm<3+>的真空紫外激发谱中,存在两个位于170nm,190nm附近的激发峰和一个位于211nm-300nm附近的激发带。前者主要是硅酸盐基质的吸收,并且按照离子半径Mg<2+>的顺序,硅酸盐基质的吸收随着离子半径的增加向短波方向移动;后者是由于Tm<3+>与近邻的O<2->发生电荷迁移而产生的,随着离子半径的增加逐渐减弱。在161nm真空紫外激发下的主要发射峰分别位于357nm,459nm,478nm附近,分别对应于Tm<3+>的<1>D<,2>→<3>H<,6>、<1>D<,2>→<3>H<,4>、<1>G<,4>→<3>H<,6>能级的跃迁,并且随着碱土离子的不同,相对应<1>D<,2>→<3>H<,6>、<1>D<,2>→<3>H<,4>、<1>G<,4>→<3>H<,6>能级的跃迁发射峰的强度也发生变化。
监测545nm时,Ba<,2>SiO<,4>:Tb<3+>的真空紫外激发光谱包括两个宽的谱带,峰值分别位于186nm和238nm。前者属于基质晶体的吸收,而后者则是Tb<3+>-O<2->之间的电荷转移态。在161nm真空紫外光激发下,Tb<3+>离子的发射峰主要位于486 nm,545nm,589 nm和623 nm,分别对应于<5>D<,4>→<7>F<,J>(J=6,5,4,3),其中以<5>D<,4>→<7>F<,5>(545nm)绿光发射为最强。
从Ba<,2-x>Sr<,x>SiO<,4>:Tb<3+>XRD衍射谱中可以看出,当X=0时,Ba<,2>SiO<,4>的XRD衍射谱与JCPDS卡片26-1403符合的较好,随着Sr<2+>掺杂比例的增加,Ba<,2>SiO<,4>的衍射峰逐渐减弱,Sr<,2>SiO<,4>的衍射峰逐渐增强。
监测545nm时,Ba<,2-x>Sr<,x>SiO<,4>:Tb<3+>真空紫外激发光谱,位于186nm和238nm附近的吸收峰强度随着x的增大减弱,基质吸收能向低能方向移动。样品Ba<,2-x>Sr<,x>SiO<,4>:Tb<3+>在161 nm激发下的发射光谱主要由峰值位于491nm,545nm,589nm,624nm的四个峰组成,分别对应Tb<3+>的<5>D<,4>-<7>F<,J>(J=6,5,4,3)跃迁发射,545 nm的发射最强。激活离子相同基质不同,发射的强度也不同,但并未随着Ba/Sr的比率的增加发生规律性变化, Ba<,0.4>Sr<,1.6>SiO<,4>:Tb<3+>的发光强度最大。