本文選題：發(fā)光玻璃 + 寬帶　； 參考：《華南理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：透明發(fā)光玻璃作為一種重要的光功能材料,在顯示、照明、閃爍體、激光器等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。而此類光功能應(yīng)用主要依賴于玻璃介質(zhì)中激活中心的發(fā)光特性,目前大多數(shù)都集中在稀土或過渡金屬離子的發(fā)光。然而由于這些傳統(tǒng)激活離子其自身存在難以克服的本征因素,如稀土離子激發(fā)/發(fā)射峰較窄、峰位固定不易調(diào)節(jié)、過渡金屬離子在某些介質(zhì)中發(fā)光不夠強(qiáng)等,這在一定程度上制約著摻稀土或過渡金屬離子發(fā)光玻璃的發(fā)展。因此,探索高效寬帶可調(diào)節(jié)激發(fā)/發(fā)射的熒光玻璃以更好地適應(yīng)多功能發(fā)光材料的需求顯得十分重要。本論文以近幾年來倍受青睞的新型發(fā)光體—金屬Ag或Bi種類為激活中心,制備了一系列具有優(yōu)異寬帶可調(diào)節(jié)激發(fā)/發(fā)射的玻璃,通過控制玻璃中Ag(Ag~+/Ag納米團(tuán)簇/Ag納米顆粒)或Bi(Bi~(3+)/Bi~0)的不同發(fā)光中心來調(diào)控它們自身可見到近紅外區(qū)的超寬帶熒光發(fā)射。并且系統(tǒng)地研究了Ag或Bi不同種類對(duì)稀土及過渡金屬離子發(fā)光的增強(qiáng)作用。利用多種表征手段對(duì)所制備玻璃的寬帶發(fā)光性能進(jìn)行了詳細(xì)地分析,并給出了機(jī)理解釋。論文共分為六章,第一章闡述了金屬Ag或Bi不同種類的發(fā)光特點(diǎn)以及Ag或Bi摻雜發(fā)光材料的研究進(jìn)展,在此基礎(chǔ)上提出了本論文的研究?jī)?nèi)容。第二至五章詳細(xì)地研究了Ag或Bi單摻玻璃和與過渡金屬離子、稀土離子共摻玻璃的可調(diào)節(jié)寬帶發(fā)光性能及發(fā)光中心之間的作用機(jī)理。第六章為論文結(jié)論。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果包括以下幾個(gè)方面:(1)在氬氣氣氛保護(hù)下,通過熔融淬冷法制備了含Ag~+、Ag納米團(tuán)簇和Mn~(2+)的硼酸鋅氟氧化物玻璃。利用TEM、吸收光譜、穩(wěn)態(tài)和時(shí)間分辨光譜及熒光壽命等測(cè)試手段對(duì)玻璃的結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性進(jìn)行了研究。基于Ag納米團(tuán)簇尺寸和分布的多樣性,單摻Ag樣品呈現(xiàn)出優(yōu)異的寬帶可調(diào)節(jié)激發(fā)/發(fā)射特點(diǎn)。而當(dāng)引入Mn~(2+)后,樣品的發(fā)射帶有效地延伸到整個(gè)可見光區(qū)域(400-750 nm),獲得了色坐標(biāo)為(X=0.337,Y=0.375)的白光發(fā)射,且整體發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)約13倍,量子效率為24.9%。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明在共摻樣品中不僅存在Ag~+和Ag納米團(tuán)簇?Mn~(2+)高效的雙模能量傳遞。與此同時(shí),加入Mn~(2+)可以極大地促進(jìn)Ag納米團(tuán)簇的形成。對(duì)于上述作用過程,我們給出了詳細(xì)的光譜分析及機(jī)理解釋。(2)采用熔融淬冷法制備了Bi~(3+)/Mn~(2+)共摻硼硅酸鹽玻璃,通過吸收光譜、室溫激發(fā)和發(fā)射光譜,熒光壽命曲線以及高溫發(fā)射光譜(300-573 K)系統(tǒng)地評(píng)估了玻璃樣品的發(fā)光性能和熱穩(wěn)定性。在紫外光激發(fā)下,由于存在Bi~(3+)?Mn~(2+)有效能量傳遞,共摻樣品呈現(xiàn)增強(qiáng)的可調(diào)諧寬帶發(fā)射,發(fā)光顏色從藍(lán)光(X=0.215,Y=0.221)連續(xù)調(diào)節(jié)到橘紅光(X=0.430,Y=0.337)區(qū)域。適當(dāng)調(diào)節(jié)Mn~(2+)摻雜濃度,可獲得優(yōu)異白光發(fā)射(X=0.325,Y=0.295)。此外,對(duì)于單摻Bi~(3+)樣品,其在高溫423 K溫度下仍熱可保持室溫強(qiáng)度的72.3%,顯示出良好的熱穩(wěn)定性。而共摻樣品的熱穩(wěn)定性較前者則變差。我們對(duì)其中的能量傳遞機(jī)理和發(fā)光熱猝滅機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)地探討。(3)設(shè)計(jì)合成了具有高效紫外(340-380 nm)吸收的Bi~(3+)/Eu~(3+)共摻鍺硼酸鹽白光玻璃。利用吸收光譜、激發(fā)和發(fā)射光譜,熒光衰減曲線以及298-573 K高溫發(fā)射光譜等表征手段研究了玻璃樣品的室溫發(fā)光特性和熱猝滅效應(yīng)。通過改變Eu~(3+)離子摻雜濃度(0-7%),樣品的發(fā)光可以從藍(lán)綠光(X=0.239,Y=0.294)連續(xù)調(diào)控到紅光(X=0.562,Y=0.371)區(qū)域,歸因于Bi~(3+)?Eu~(3+)高效的能量傳遞。在345 nm激發(fā)下,共摻樣品顯示良好的白光發(fā)射,對(duì)應(yīng)其CIE色坐標(biāo)為(X=0.356,Y=0.325)。值得關(guān)注的是,該白光玻璃在423K高溫下依然可以保持發(fā)光顏色的穩(wěn)定性,表明Bi~(3+)/Eu~(3+)共摻鍺硼酸鹽玻璃在高功率白光LED中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。(4)通過在鍺硼酸鹽基質(zhì)中摻雜高濃度的Bi_2O_3,實(shí)現(xiàn)了同一基質(zhì)中可見—近紅外的多功能超寬帶發(fā)射。利用吸收光譜、室溫及低溫光致激發(fā)/發(fā)射光譜、熒光衰減曲線和TEM等表征手段對(duì)樣品的發(fā)光特性及發(fā)光中心歸屬進(jìn)行了深入地探究。在350nm、470 nm或808 nm LD光源激發(fā)下,樣品可分別呈現(xiàn)位于400-750 nm的可見寬帶發(fā)射和位于1100-1600 nm范圍內(nèi)、半高寬約為290 nm的近紅外發(fā)射,前者歸因于Bi~(3+)的3P1/3P0?1S0躍遷,而后者與Bi~0團(tuán)簇的形成有關(guān)。并且改變Bi_2O_3摻雜濃度可以對(duì)其超寬帶發(fā)光進(jìn)行有效地調(diào)控。由于該玻璃的寬帶發(fā)射恰好覆蓋了可見光照明區(qū)域和光通訊第二光學(xué)窗口,因此在白光LED照明和光纖放大領(lǐng)域有著潛在應(yīng)用前景。
[Abstract]:In this paper , the luminescence properties of Ag or Bi doped with rare earth or transition metal ions have been studied in detail . The results of this paper are as follows : ( 1 ) The results of this paper are as follows : ( 1 ) In this paper , the research progress of rare earth or transition metal ions is studied . ( 2 ) Bi ~ ( 3 + ) / Mn ~ ( 2 + ) co - doped borosilicate glass was prepared by melt quenching . The luminescence properties and thermal stability of glass samples were systematically assessed by absorption spectrum , room temperature excitation , emission spectrum , fluorescence lifetime curve and high temperature emission spectrum ( 300 - 573 K ) . The luminescence characteristics and thermal quenching effects of Bi ~ ( 3 + ) / Eu ~ ( 3 + ) doped with high - efficiency ultraviolet ( 340 - 380 nm ) were studied . It is worth paying attention that the white glass can keep the stability of luminescent color at high temperature of 423K . It shows that Bi ~ ( 3 + ) / Eu ~ ( 3 + ) co - doped germanate glass has potential application value in high power white light LED .

【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ171.1

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本文編號(hào)：1750742