本文關(guān)鍵詞：幾種氧化物體系稀土摻雜的材料制備與發(fā)光特性研究

  更多相關(guān)文章： Ba_4(Si_3O_8)_2 Ba_2ZnSi_2O_7 長余輝 橋土 熱祥光 載流于陷阱

【摘要】：本文采用高溫固相法合成了Ba4(Si3O8)2:Eu2+, R13+(R13+=Ho3+、Dy3+、Nd3+)、 Ba2ZnSi207:Eu2+, R23+(R23+=Ho3+、Pr3+、Dy3+)、Ba2ZnSi207:Ce3+, Tb3+和CaMgP2O7: Ce3+, Tb3+多種體系發(fā)光材料。通過XRD衍射分析確認了合成樣品的物相結(jié)構(gòu),采用漫反射光譜、激發(fā)與發(fā)射光譜、熒光壽命分析以及余輝衰減等手段表征材料的發(fā)光特性,采用熱釋光譜分析來研究材料內(nèi)部載流子陷阱的特點。具體工作如下：(1)實驗研究了三價稀土離子RE3+(RE=Ho、Dy、Nd、Pr、Gd)共摻雜的Ba4(Si3O8)2:Eu2+體系,不同角度表明這些三價稀土離子的共摻雜沒有引入新的發(fā)光中心,仍然以Eu2+為發(fā)光中心。Gd3+或Pr3+的共摻雜對體系的熒光和余輝屬性沒有明顯的影響；Dy3+共摻的樣品余輝與Eu2+單摻雜體系相比明顯增強,肉眼可見的發(fā)光時間可以延續(xù)至半小時左右；Nd3+共摻雜可以同時增強樣品的熒光和余輝發(fā)射,肉眼可見的發(fā)光時間可以延長至一小時左右；而Ho3+共摻的樣品的余輝又明顯強于Dy3+、Nd3+共摻的樣品的余輝,時間長達10小時以上。余輝測量結(jié)果顯示,共摻雜Ho3+的樣品初始余輝強度達到3cd/m2。對不同樣品進行了熱釋光測量和實驗分析,發(fā)現(xiàn)Ba4(Si3O8)2:Eu2+, Dy3+體系具有較深的載流子陷阱,對載流子有較強的束縛,在等待時間為10小時的情況下,還有一半的載流子被束縛在深陷阱之中,因而對余輝是不利的,但是卻有可能作為一種儲能材料被開發(fā)利用。發(fā)現(xiàn)Ba4(Si3O8)2:Eu2+, Nd3+體系陷阱釋放載流子的過程為二階動力學(xué)過程,載流子的二次捕獲對延長余輝時間起到了重要作用。發(fā)現(xiàn)Ba4(Si3O8)2:Eu2+, Ho3+體系中存在多種相近能級疊加而成的能帶,具有對余輝有利的陷阱深度,同時具有較高的載流子濃度,因而表現(xiàn)出優(yōu)異的余輝特性。(2)采用高溫固相法合成了長余輝發(fā)光材料Ba2ZnSi207:Eu2+和Ba2ZnSi207:Eu2+, RE3+(RE:Ho, Pr, Dy),所有樣品均呈現(xiàn)Eu2+的寬帶發(fā)射,峰位在505nm, Pr3+、Dy3+的共摻對Eu2+的發(fā)射強度有明顯的抑制作用。單摻雜的Ba2ZnSi207:Eu2+具有余輝現(xiàn)象,余輝持續(xù)時間為15分鐘左右,共摻Ho3+可以大幅增長余輝時間至1小時,而共摻Dy3+則明顯縮短余輝時間,共摻Pr3+對余輝屬性沒有明顯改變。熱釋光分析表明,樣品BZED內(nèi)部的陷阱深度為1.252eV,對捕獲載流子束縛過強,不利于載流子的釋放發(fā)光,而樣品BZEH即具有合適的陷阱深度(0.854eV),又具有較高的陷阱濃度,這些條件均對余輝屬性有利,因而表現(xiàn)出較強的余輝和較長的余輝時間。(3)采用高溫固相法制備了Ce3+、Tb3+稀土離子單摻雜和共摻雜的Ba2ZnSi207熒光粉體系,深入研究了該體系的熒光屬性和能量傳遞特點。在紫外激發(fā)條件下(352nm), Ba1.98-xZnSi2O7:0.02Ce3+, xTb3+的發(fā)射既包含Ce3+的藍光發(fā)射(428nm),也包含Tb3+離子的黃綠光發(fā)射(542nm)。通過調(diào)節(jié)Tb3+離子的摻雜濃度,體系發(fā)光的顏色可以在藍光到綠光區(qū)域大幅變化。分析結(jié)果表明Ce3+、 Tb3+之間存在高效的非輻射能量傳遞,這種能量傳遞的機制以電偶極-偶極相互作用為主。Ce3+、Tb3+共摻雜的Ba2ZnSi207可用于近紫外LED綠光熒光粉,具有較大的研究價值和應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：Ba_4(Si_3O_8)_2 Ba_2ZnSi_2O_7 長余輝 橋土 熱祥光 載流于陷阱
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O482.31
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-41
• 1.1 前言14-15
• 1.2 光致發(fā)光的機理與表征15-18
• 1.3 稀土元素與稀土發(fā)光18-20
• 1.4 長余輝發(fā)光材料20-25
• 1.4.1 長余輝發(fā)光材料簡介20-21
• 1.4.2 常見的長余輝發(fā)光材料體系21-25
• 1.5 長余輝發(fā)光機理25-28
• 1.5.1 Matsuzawa模型25-26
• 1.5.2 Dorenbos模型26-27
• 1.5.3 Aitasalo模型27-28
• 1.6 無機發(fā)光材料的常用合成方法28-31
• 1.6.1 高溫固相法28-29
• 1.6.2 溶膠-凝膠合成方法29
• 1.6.3 共沉淀法29-30
• 1.6.4 水熱法30
• 1.6.5 燃燒法30
• 1.6.6 微波合成法30-31
• 1.7 課題的提出及研究內(nèi)容31-34
• 參考文獻34-41
• 第二章 樣品制備與測試41-47
• 2.1 合成原料與表征儀器41-43
• 2.1.1 試劑41-42
• 2.1.2 儀器42-43
• 2.2 樣品合成43
• 2.3 樣品表征方法43-47
• 2.3.1 粉末X射線衍射43-44
• 2.3.2 激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、余輝光譜44-45
• 2.3.3 衰減曲線45
• 2.3.4 熱釋光45
• 2.3.5 色坐標(biāo)計算45-47
• 第三章 稀土離子摻雜的Ba_4(Si_3O_8)_2體系熒光與長余輝性能實驗研究47-82
• 3.1 前言47-48
• 3.2 Ba_4(Si_3O_8)_2基質(zhì)燒結(jié)條件與物相分析48-49
• 3.3 Ba_4(Si_3O_8)_2:xEu~(2+)的制備與發(fā)光分析49-57
• 3.3.1 XRD物相分析50-52
• 3.3.2 激發(fā)光譜與發(fā)射光譜52-54
• 3.3.3 色坐標(biāo)分析54-55
• 3.3.4 長余輝發(fā)光性質(zhì)分析55-57
• 3.4 堿土金屬固溶取代對Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu~(2+)的發(fā)光性能的影響57-64
• 3.4.1 Ca~(2+)取代對Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu~(2+)的發(fā)光性能的影響57-60
• 3.4.2 Sr~(2+)取代對Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu~(2+)的發(fā)光性能的影響60-64
• 3.5 Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu~(2+),RE~(3+)(RE=Ho,Dy,Pr,Nd,Gd)發(fā)光性能分析64-77
• 3.5.1 樣品制備與物相分析64-65
• 3.5.2 熒光屬性分析65-67
• 3.5.3 余輝屬性分析67-77
• 3.6 本章小結(jié)77-78
• 參考文獻78-82
• 第四章 Ba_2ZnSi_2O_7:基質(zhì)熒光粉熒光與余輝屬性的研究82-107
• 4.1 前言82-83
• 4.2 Ba_2ZnSi_2O_7:Eu~(2+),RE~(3+)(RE=Ho,Pr,Dy)體系熒光與余輝屬性分析83-93
• 4.2.1 實驗過程與物相分析83-85
• 4.2.2 激發(fā)與發(fā)射光譜分析85-87
• 4.2.3 余輝屬性分析87-93
• 4.3 Ba_2ZnSi_2O_7：Ce~(3+),Tb~(3+)體系能量傳遞和發(fā)光顏色調(diào)節(jié)的研究93-103
• 4.3.1 實驗過程與物相分析93-94
• 4.3.2 激發(fā)與發(fā)射光譜分析94-99
• 4.3.3 能量傳遞過程分析討論99-103
• 4.4 本章小結(jié)103-104
• References104-107
• 總結(jié)與展望107-110
• 一、研究總結(jié)107-108
• 1. 稀土摻雜Ba_4(Si_3O_8)_2基質(zhì)長余輝發(fā)光材料107-108
• 2. 長余輝材料Ba_2ZnSi_2O_7：Eu~(2+),RE~(3+)108
• 3. Ba_2ZnSi_2O_7：Ce~(3+),Tb~(3+)108
• 二、后續(xù)研究展望108-110
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文110-113
• 致謝113

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本文編號：706048