發(fā)布時間：2020-12-13 15:06

　　長余輝發(fā)光材料因其獨特的發(fā)光性能,在弱光照明、裝飾標識等領域具有廣泛的應用。目前藍色和綠色長余輝材料性能較為優(yōu)異,但紅色和近紅外長余輝材料性能不佳。針對目前紅色和近紅外長波長長余輝材料的缺乏以及長余輝機理不完善的問題,我們設計合成了三種新型的長波長長余輝發(fā)光材料并圍繞其發(fā)光和余輝特性展開了系統(tǒng)地研究。本論文的具體研究內(nèi)容及主要結(jié)果如下:一.采用高溫固相法成功合成了一種新型的鍺酸鹽長余輝發(fā)光材料CaMgGe₂O₆:Mn²⁺,并根據(jù)Dorenbos余輝機理模型建立了CaMgGe₂O₆:Ln²⁺/Ln³⁺經(jīng)驗能級圖,從理論上預測了CaMgGe₂O₆:Mn²⁺熒光粉的最佳共摻雜稀土離子。摻雜Sm³⁺以后,CaMgGe₂O₆:Mn²⁺,Sm³⁺樣品的余輝初始亮度相較于之前... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Matsuzawa余輝機理模型示意圖

蘭州大學碩士學位論文紅色及近紅外長余輝材料的合成及特性研究5圖1-2Aitasalo余輝機理模型示意圖該模型可以避免產(chǎn)生Eu+的困難，但仍然存在一些問題，一是雙光子吸收必須在高密度激發(fā)光源下才能產(chǎn)生，而普通的紫外和可見光源的激發(fā)很難滿足能量需求；二是兩步吸收530nm（~2.3eV）陷阱能級的能量差要滿足2.3eV，且與Vo，VCa陷阱相近才能形成電子轉(zhuǎn)移；三是想要形成電子空穴對以及他們復合產(chǎn)生的能力并直接傳遞到發(fā)光中心，必須保證Vo，VCa和Eu2+三者在材料中的位置相近，才能保證形成電子空穴對和無輻射共振能量傳遞[54]。這些要求在余輝發(fā)光過程中都很難同時滿足。1.3.3Dorenbos余輝機理模型P.Dorenbos等人根據(jù)Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+長余輝材料提出了新的余輝機理模型[55]。在該模型中，Dorenbos認為RE2+和RE3+可以做為材料中的空穴陷阱和電子陷阱，該模型也稱為鑭系離子陷阱模型。當材料受到外界能量激發(fā)后，Eu2+的4f基態(tài)能級的電子被激發(fā)，躍遷到Eu的5d軌道能級處，Eu由二價態(tài)Eu2+變成三價態(tài)Eu3+，且Eu的5d能級靠近導帶，因此電子可以進入導帶并遷移至共摻雜的三價稀土離子Dy3+，從而被捕獲，形成Dy2+，當激發(fā)停止以后，被捕獲的電子通過熱擾動，從陷阱中釋放出來，并通過導帶移動至發(fā)光中心Eu，并與Eu3+復合，使Eu2+從5d激發(fā)態(tài)躍遷至4f基態(tài)能級，從而產(chǎn)生余輝發(fā)光現(xiàn)象，如圖1-3所示。Dorenbos機理模型可以有效的避免單價稀土離子和四價稀土離子的產(chǎn)生，在該模型中產(chǎn)生的三價態(tài)離子和二價態(tài)離子都比較合理，且該模型還給出了各個鑭系元素的二價態(tài)和三價態(tài)在氧化物體系帶隙中存在的位置，從而用來解釋不同稀土離子的摻雜導致材料余輝性能的不同。但該模型仍然存在一些問題，那就是

蘭州大學碩士學位論文紅色及近紅外長余輝材料的合成及特性研究6無法解釋單摻雜樣品材料的余輝發(fā)光現(xiàn)象，忽略了材料基質(zhì)本身的缺陷能級如氧空位，陽離子空位和陰離子空穴等缺陷，且該模型理論缺乏一定的普適性，稀土離子摻雜的長余輝材料的缺陷能級不完全統(tǒng)一[56]。圖1-3Dorenbos余輝機理模型示意圖1.3.4Clabau余輝機理模型F.Clabau等人基于Matsuzawa余輝機理模型和Aitasalo余輝機理模型的不合理處，針對SrAl2O4:Eu2+,Dy3+長余輝材料進行了新的余輝機理模型解釋[57]。Clabau通過對材料的電子順磁共振測試檢測了材料在整個余輝發(fā)光過程中Eu2+濃度的變化，由Eu2+在激發(fā)前后濃度的先減少再增加來證明材料中Eu2+直接參與了余輝發(fā)光過程；并利用光電導性測試，分析認為導帶沒有參與到陷阱中心和發(fā)光中心之間的能量傳遞過程。在該模型中，材料受到紫外光激發(fā)后，電子由Eu2+的基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，然后直接被附近的氧空位等陷阱捕獲而不通過導帶的作用，Eu2+變?yōu)槿齼r的Eu3+，當激發(fā)停止以后，電子在室溫的熱擾動作用下，從陷阱中釋放出來并直接返回到附近的Eu3+的5d軌道能級并與之復合，躍遷回到4f軌道，從而產(chǎn)生余輝發(fā)光現(xiàn)象，如圖1-4所示。Clabau余輝機理模型與Dorenbos余輝機理模型有些相似，但存在兩個關(guān)鍵的不同之處，一是模型中的被激發(fā)電子是否通過導帶進行遷移，二是對于陷阱的歸屬存在差異[58]。Clabau模型認為陷阱是由材料基質(zhì)的本征缺陷，如氧空位等引起的，共摻的三價稀土離子只是改變了陷阱的強度，而沒有進行本質(zhì)的改變。該模型存在的主要問題一是該模型中對于Eu2+-Eu3+價態(tài)的轉(zhuǎn)變只給出了Eu2+濃度的變化，無法用實驗手段證明Eu3+濃度的變化；二是該模型中的缺陷是氧空位，但對于共摻三價稀土離子引入的新缺陷如陽離子空位在余輝發(fā)光過?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]長余輝發(fā)光材料研究進展[J]. 孫繼兵,王海容,安雅琴,崔春翔,韓丹.  稀有金屬材料與工程. 2008(02)
[2]長余輝(壽命)發(fā)光材料研究的最新進展[J]. 施朝淑,戚澤明.  無機材料學報. 2004(05)
[3]長余輝發(fā)光材料研究進展[J]. 劉應亮,丁紅.  無機化學學報. 2001(02)



本文編號：2914742