稀土掺杂含氧酸盐荧光材料的制备及真空紫外—紫外光谱研究

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:nimadebiri
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由于PDP(Plasma Display Panel等离子体显示)平板显示技术的快速发展, PDP中的荧光粉的研究引起了广大科技工作者的兴趣。稀土掺杂的荧光材料的发光性能,与稀土离子在真空紫外-紫外波段区的基质吸收带、电荷迁移带、4f-5d跃迁带或更高组态跃迁以及4f-4f跃迁的跃迁关系密切。本论文主要通过考察了稀土离子在硼酸盐,铝酸盐基质中的紫外-真空紫外区的光谱特性,获得该体系不同跃迁光谱带的内在关系,并对制备工艺进行了探讨。本文的研究得到了以下创新点:利用高温固相法,制备获得了Eu3+离子激活的稀土硼酸盐的VUV荧光材料;通过对BaZr(BO32: Eu3+的真空紫外及紫外激发-发射光谱的研究,我们发现了BaZr(BO32材料在真空紫外区有较强的基质吸收,表明在BaZr(BO32材料中基质与发光中心Eu3+之间有较强的能量传递;指认了BaZr(BO32: Eu3+激发光谱中各激发峰的来源。本文研究了发光强度与掺杂浓度的关系,当Eu3+掺杂浓度为3%mol时光谱强度最高。经分析认为在BaZr(BO32:Eu3+中引起Eu3+发光浓度猝灭的原因是交换相互作用。研究了Al,Si离子掺杂对于BaZr(BO32: Eu3+电荷迁移态,红橙比,激发-发射光谱的影响。随着Al掺杂,发光强度产生很大的增强,电荷迁移态的位置发生红移的现象。当Al2O3掺杂达到30%时,生成物的发光强度与红橙比达到了最大。对于发光强度的增强研究认为Al2O3起到了电荷补偿的作用;对于电荷迁移态的红移我们认为是由于取代而导致的两个自由电子的产生以及波函数耦合的减少。随着SiO2掺杂,发光强度产生很大的增强,电荷迁移态的位置发生先红移后蓝移的现象,同时实验结果表明当SiO2掺杂达到20%时,生成物的发光强度与红橙比也达到了最大。对于电荷迁移态的先红移后蓝移我们认为由于两种取代的竞争导致的。研究得出结论:样品的色纯度和电荷迁移态的强度的变化趋势是相同的,与电荷迁移态的能量无关。本文同时研究了Pr离子掺杂对于BaZr(BO32: Eu3+光谱性能的影响,指认并确定了在BaZr(BO32基质中Pr离子的4f5d能级位于1S0能级之下。发现Pr掺杂可以同样提高BaZr(BO32: Eu3+的红橙比,认为是由于光谱的叠加作用而导致的。采用喷雾热解法的合成工艺制备获得CaAl2O4:Eu2+,BaMgAl10O17: Eu2+,对于荧光粉样品形貌(SEM),物相结构(XRD),以及在真空紫外和紫外-可见激发下的发光性能进行了研究。对灼烧温度和表面活性剂(CTAB)对于BaMgAl10O17: Eu2+荧光粉的光谱性能和表面形貌的影响进行了分析:结果认为灼烧温度增加有助于荧光材料晶相的纯化。加入表面活性剂(CTAB)之后,荧光粉样品的颗粒形貌由不规则变为近似中空球形。认为加入表面活性剂(CTAB)使得表面张力降低,从而使得荧光粉样品更加容易形成球形;另一方面在高温下,表面活性剂(CTAB)的挥发使得产物为中空的近似球形。对于荧光粉CaAl2O4:Eu2+样品中的Eu2+浓度猝灭机理,认为是共振传递中的相互交换作用导致了浓度猝灭,并确定了最佳的Eu2+掺杂浓度为1%。对于固相合成和喷雾热解法两种方法制备出的样品进行了比较,确定了喷雾热解的制备方法可以使得组分混合的均匀从而导致样品对激发光有更加充分的吸收。
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