鎵酸鹽基質(zhì)稀土離子和金屬離子摻雜發(fā)光材料性能的研究.pdf

1、本論文通過(guò)高溫固相法合成了稀土離子和金屬離子摻雜的鎵酸鹽體系的發(fā)光材料并研究了材料的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能。使用X射線粉末分析儀測(cè)試分析了發(fā)光材料的晶體結(jié)構(gòu)。光學(xué)性能則通過(guò)熒光光譜儀、熱釋光譜儀和單光子計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)試分析。獲得的研究成果如下:
　　(1)首次使用高溫固相法制備了斜方晶系的CaGa2O4∶Eu3+紅色熒光粉材料，并研究了其物相結(jié)構(gòu)，激發(fā)和發(fā)射光譜以及內(nèi)部的能量傳遞機(jī)制。結(jié)果表明，CaGa2O4∶Eu3+熒光粉材料在255

2、 nm的紫外光激發(fā)下其發(fā)射光譜有兩個(gè)發(fā)射帶:1）弱基質(zhì)的發(fā)射介于420-550 nm;2）線狀Eu3+的特征發(fā)射位于550-750 nm，其主峰分別為578 nm，586 nm和597 nm，612nm和617nm，655nm以及702nm，分別屬于Eu3+的5D0-7F0，5D0-7F1，5D0-7F2，5D0-7F3和5D0-7F4特征躍遷，其中5D0-7F2躍遷(617nm)最強(qiáng)，屬于電偶極躍遷。摻雜后Eu3+離子占據(jù)扭曲的非反演

3、對(duì)稱中心的格位。通過(guò)對(duì)發(fā)射峰和離子濃度的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Eu3+的摻雜濃度為0.04時(shí)，發(fā)射強(qiáng)度最大。當(dāng)摻雜大于該濃度時(shí)，發(fā)射強(qiáng)度減弱，出現(xiàn)濃度猝滅現(xiàn)象。激發(fā)光譜中Ga-O電荷遷移帶(CTB)位于280 nm，基質(zhì)的寬帶發(fā)射和Eu3+離子的特征激發(fā)峰有部分重疊，表明CaGa2O4基質(zhì)和Eu3+離子間可能存在能量傳遞，通過(guò)低摻雜(0.002)和高摻雜(0.04)樣品在255nm激發(fā)下的發(fā)射光譜的對(duì)比，該能量傳遞抑制了基質(zhì)發(fā)射從而增強(qiáng)摻雜離子

4、的發(fā)射。此外，通過(guò)比較（CaGa2O4和Eu2O3）的機(jī)械混合樣品和高溫固相法得到的CaGa2O4∶Eu3+樣品的發(fā)射光譜，進(jìn)一步證明了能量傳遞的存在。
　　(2)長(zhǎng)余輝發(fā)光材料由于新的應(yīng)用而引起了廣泛的研究興趣。一方面可應(yīng)用于白光LED有效克服頻閃，另一方面也可以應(yīng)用于生物活體探針研究分子的動(dòng)態(tài)學(xué)過(guò)程。本文在前人關(guān)于ZnGa2O4∶Cr3+紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研究基礎(chǔ)上，通過(guò)Si4+離子的共摻雜，研究了Si4+摻雜對(duì)ZnGa2O

5、4∶Cr3+熒光粉光致發(fā)光特性和余輝性能的影響。熱釋發(fā)光曲線的擬合結(jié)果表明Si4+摻雜使作為陷阱中心的鋅空位的數(shù)量產(chǎn)生變化。當(dāng)Si4+的摻雜量為0.01時(shí)，鋅空位的數(shù)量最多，樣品的余輝性能最好。最后，在前人的研究基礎(chǔ)上，通過(guò)綜合分析樣品的發(fā)射光譜、余輝衰減曲線、熱釋發(fā)光曲線，我們推測(cè)隨著Si4+摻雜量的增加，鋅空位先是增多，達(dá)到飽和后逐漸減少，此外，Si4+優(yōu)先占據(jù)鋅空位，然后取代Ga3+離子的格位，Gα(·)Zn反位缺陷隨著Si4+的