【摘要】：稀土摻雜發(fā)光材料在顯示、照明和檢測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,材料的發(fā)光性能與發(fā)光基質(zhì)的組成成分和晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。同質(zhì)多晶體,即具有相同的化學(xué)組成而晶體結(jié)構(gòu)不同的化合物,可以為稀土離子提供不同的局域占位環(huán)境,從而導(dǎo)致不同晶型的同質(zhì)多晶體發(fā)光材料具有不同的發(fā)光性能。本學(xué)位論文選取Ca_3(PO_4)_2、Na_2Ca_4(PO_4)_2SiO_4、LiZr_2(PO_4)_3三種同質(zhì)多晶體作為發(fā)光基質(zhì),通過精細(xì)控制發(fā)光基質(zhì)的晶型合成Eu~(2+)摻雜的同質(zhì)多晶體發(fā)光材料,研究Eu~(2+)離子在組分相同(近)、而晶體結(jié)構(gòu)不同的同質(zhì)多晶發(fā)光基質(zhì)中的發(fā)光性質(zhì)及其差異,討論發(fā)光材料的發(fā)光性能和基質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。獲得的主要成果如下:(一)選取Ca_3(PO_4)_2同質(zhì)多晶體作為發(fā)光基質(zhì),通過控制高溫固相反應(yīng)的溫度,合成了Eu~(2+)摻雜的β/α″-Ca_3(PO_4)_2熒光粉材料。分別研究了不同Eu~(2+)激活劑濃度和Sr~(2+)固溶濃度對α″-Ca_3(PO_4)_2:Eu~(2+)和β-Ca_3(PO_4)_2:Eu~(2+)熒光粉中Eu~(2+)激活劑在基質(zhì)中占據(jù)格位和發(fā)光性能的影響。在β-Ca_3(PO_4)_2:Eu~(2+)熒光粉,Eu~(2+)主要占據(jù)基質(zhì)的Ca(4)格位,而在α″-Ca_3(PO_4)_2:Eu~(2+)熒光粉中,隨著激活劑Eu~(2+)濃度不斷增加,發(fā)射光譜出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。當(dāng)基質(zhì)中固溶Sr~(2+)時,Sr~(2+)會把Eu~(2+)從Ca(4)排擠到Ca(1)和Ca(2),使發(fā)光中心紅移。(二)選取Na_2Ca_4(PO_4)_2SiO_4同質(zhì)多晶體作為發(fā)光基質(zhì),通過控制助溶劑B_2O_3的添加合成了Eu~(2+)摻雜的ɑ/β-Na_2Ca_4(PO_4)_2SiO_4熒光粉材料。在固定Eu~(2+)激活劑濃度下,分別研究了溫度和助溶劑B_2O_3濃度對Na_2Ca_4(PO_4)_2SiO_4熒光粉材料的晶型和發(fā)光性能的影響。溫度變化(1200-1300℃)沒有引起基質(zhì)晶型結(jié)構(gòu)的改變。通過調(diào)控助溶劑B_2O_3的濃度,使基質(zhì)由ɑ/β混合相轉(zhuǎn)變?yōu)楱患兿?隨著助溶劑B_2O_3摻雜濃度的增加,Na_2Ca_4(PO_4)_2SiO_4:Eu~(2+)的發(fā)光強(qiáng)度先增大后減小。(三)選取LiZr_2(PO_4)_3同質(zhì)多晶體作為基質(zhì),通過控制高溫固相反應(yīng)的溫度,合成了β?、ɑ、ɑ?三種晶型的LiZr_2(PO_4)_3:Eu~(2+)熒光粉材料,研究了激活劑Eu~(2+)摻雜濃度對LiZr_2(PO_4)_3基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)的影響。隨著激活劑Eu~(2+)的摻雜濃度升高,固相反應(yīng)溫度對LZP基質(zhì)晶型結(jié)構(gòu)的影響變小。LZP基質(zhì)中,存在Eu~(2+)、Eu~(3+)共存的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象在摻雜低濃度Eu~(2+)時最為明顯。該基質(zhì)中存在兩個Eu~(2+)發(fā)光中心,隨著激活劑摻雜濃度的提升或者固相反應(yīng)溫度的提升,Eu~(2+)由低發(fā)射峰值的格位向高發(fā)射峰值的格位轉(zhuǎn)移。
【圖文】：

氧酸鹽（磷酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、鹵磷酸鹽、硼酸鹽物（Gd2O3、Y2O3、Y3AlO12YAG）;稀土硫氧化物（Gd發(fā)光材料基質(zhì)中的激活劑和敏化劑都表現(xiàn)為離子狀態(tài)原有格位上的離子，產(chǎn)生雜質(zhì)缺陷，構(gòu)成發(fā)光中心，光的基礎(chǔ)來源于激活離子的電子躍遷，且具有一定的則與拉波特定則（宇稱選擇定則）。前者表明僅在相明在中心對稱的環(huán)境中，僅在相反宇稱狀態(tài)間允許發(fā)所具備的性質(zhì)如下：激活離子半徑與基質(zhì)中被取代離2]電子構(gòu)型或半充滿軌道。其中Eu2+的躍遷吸收與發(fā)射 17 種[7]，離子的內(nèi)層組態(tài)產(chǎn)生了電子躍遷，包括 4fn-d 躍遷兩種類型。隨氧化態(tài)增加，電荷遷移帶朝低能方向向偏移。由此可知，電荷遷移躍遷形成了四價稀土4f-5d 躍遷形成了二價稀土離子（易被氧化）的最低吸且在長波紫外區(qū)。三價離子 Eu3+易被還原成 Eu2+，

出寬譜激發(fā)，由 230 nm 到 450 nm，，表明這些樣品可被用于紫外或藍(lán)光激發(fā)的半導(dǎo)體照明器件中。圖4-2 不同B2O3濃度（2%-8%）（a）1200℃、（b）1300℃條件下制得NCPS:0.02Eu2+熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜；（c）1200 ℃、（d）1300 ℃條件下制得NCPS:xEu2+（x=0.02-0.16）熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜Fig4-2 (PL) and (PLE) spectra of NCPS:0.02Eu2+phosphors prepared at different B2O3concentrations(2%-8%) (a) 1200 °C, (b) 1300 °C; (PL) and (PLE) spectra of NCPS:xEu2+(x=0.02-0.16) phosphorsprepared at (c) 1200, (d) 1300 °C由圖 4-2（a）、（b）可知，相同 Eu2+濃度條件下，隨著氧化硼濃度的增大，樣品的發(fā)光強(qiáng)度先增大后減小。這是由于助溶劑的加入可使激活劑 Eu2+更容易的進(jìn)入基質(zhì)中，促進(jìn)晶格的形成和產(chǎn)物的結(jié)晶，使樣品的發(fā)光強(qiáng)度變大。隨后，可能因為進(jìn)入基質(zhì)的激活劑濃度過大導(dǎo)致濃度猝滅，或者 NCPS 基質(zhì)由 ɑ/β 混合相轉(zhuǎn)變?yōu)?ɑ 純相的原因，樣品的發(fā)光強(qiáng)度變小。由圖 4-2（c）、（d）可知，不摻雜氧化硼，燒結(jié)溫度為 1200℃時
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ422

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1 任國賓,王靜康,徐昭;同質(zhì)多晶現(xiàn)象[J];中國抗生素雜志;2005年01期

2 李欣f

本文編號：2690701