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溶胶凝胶法制得一组具有系列浓度的Mn2+掺杂12CaO-7Al2O3(C12A7:Mn2+)粉末样品,通过X射线衍射(XRD)、微区拉曼、扫描电镜等表征方法研究了C12A7:Mn2+的微结构;并用激发光谱、发射光谱研究了样品的光学性质。
由扫描电镜照片我们得知样品表面光滑,其粒径约为400 nm,样品内部有微孔结构。制得样品的XRD及微区拉曼光谱,与标准C12A7谱线吻合的很好,两种表征手段均未监测到非C12A7相生成,说明Mn2+的掺入没有破坏体系原有的晶格结构。我们认定制得样品为单相C12A7:Mn2+粉末。
激发光谱在330到350 nm处有两个宽吸收带,源自Mn2+离子的6A1(6S)→4T1(4P)的自旋禁戒跃迁。以波长为350 nm的激发光对样品进行发射光谱表征发现,随着掺杂浓度的增大,粉末样品的积分光强也逐渐变强;发射光谱中可以看到较弱的.520-650 nm范围内的宽带发射,其中发射峰位于565 nm,由于5d波函数在空间外延,使得晶体中的Mn2+发光通常是宽带发射并且发光强度较弱,发射谱带来自Mn2+的4T1→6A1辐射跃迁。
实验结果表明C12A7是适合Mn2+掺杂的理想基质,C12A7:Mn2+作为发光材料具有广阔的前景,还可能在稀磁半导体相关领域中得到应用。