氧化物黃色長(zhǎng)余輝材料的合成及發(fā)光性能研究.pdf

1、在近20年的研究中，長(zhǎng)余輝材料得到了前所未有的發(fā)展，許多新型的長(zhǎng)余輝材料得到了開發(fā)和應(yīng)用。其中大多數(shù)的長(zhǎng)余輝材料發(fā)光顏色以藍(lán)色和綠色為主，基質(zhì)主要為鋁酸鹽或者硅酸鹽等。而長(zhǎng)波發(fā)射的商用長(zhǎng)余輝材料，特別是黃色長(zhǎng)余輝材料卻較為少見。本論文選擇了氯硼酸鈣（Ca2BO3Cl）這種硼酸鹽基質(zhì)材料，以常用的Eu2+作為激活劑，通過其他不同鑭系離子的共摻雜，研制出了多種余輝性能優(yōu)異的新型黃色長(zhǎng)余輝材料。
　　首先，詳細(xì)研究了基質(zhì)材料的晶體結(jié)構(gòu)。

2、Ca2BO3Cl屬于單斜晶系，具有兩種Ca的格位。結(jié)合慢掃的XRD數(shù)據(jù)，利用Rietveld精修得到了合成的基質(zhì)材料的晶體學(xué)參數(shù)。并在此基礎(chǔ)上，利用Materials Studio的CASTEP模塊計(jì)算了Ca2BO3Cl的能帶結(jié)構(gòu)。計(jì)算結(jié)果認(rèn)為Ca2BO3Cl具有4.393 eV的間接帶隙，屬于較好的發(fā)光材料基質(zhì)，同時(shí)也為下一步的機(jī)理模型提供了理論依據(jù)。
　　其次，通過系列 Eu2+的單摻雜樣品，研究了 Eu2+在該基質(zhì)中的發(fā)光性

3、能。Eu2+進(jìn)入兩種不同的Ca的格位后，由于晶體場(chǎng)環(huán)境的差異，其發(fā)射峰是一個(gè)位于580 nm的不對(duì)稱發(fā)射，可以高斯擬合為兩個(gè)對(duì)稱的峰，分別位于571 nm和620 nm，屬于黃色范圍。1％Eu2+單摻雜濃度的樣品具有最佳發(fā)光亮度，0.1%濃度的樣品具有最好的余輝現(xiàn)象。單摻雜樣品的余輝初始亮度和余輝衰減時(shí)間都較弱，為了改善其余輝性能，嘗試通過共摻入Dy3+來(lái)提供合適的陷阱。通過系列樣品的研究，發(fā)現(xiàn) Dy3+的摻入不僅沒有改變 Eu2+的發(fā)

4、光性能，而且很大程度上提高了樣品的余輝性能。在254 nm紫外燈的充分照射下，樣品的余輝時(shí)間可以持續(xù)近48個(gè)小時(shí)。
　　為了進(jìn)一步研究其原因，我們利用熱釋光和電子順磁共振等表征手段，探究了樣品的“陷阱”情況。通過研究發(fā)現(xiàn)，Eu2+。Dy3+共摻雜的樣品共有4種不同的陷阱。T1陷阱被歸結(jié)為基質(zhì)的本征缺陷；Dy3+離子自身作為電子陷阱（T2）對(duì)常溫下的余輝起到了最主要的作用；同時(shí)由于不等價(jià)的替代，產(chǎn)生了Ca的空位陷阱（T3）；T4陷阱

5、的確定是通過電子順磁共振的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這種陷阱所束縛的電子與自由電子的g因子非常接近，繼而斷定了T4陷阱是O的空位陷阱。
　　最后，我們還研究了其他鑭系（Pm除外，具有放射性）的三價(jià)離子與Eu2+共摻雜的情況，并通過熱釋光的測(cè)試，確定了Nd3+。Dy3+。Er3+。Pr3+。Tb3+和Ce3+這幾種離子所產(chǎn)生電子陷阱的分布情況。并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究討論了該基質(zhì)材料的長(zhǎng)余輝發(fā)光機(jī)理模型。
　　在研制黃色長(zhǎng)余輝材料的過程中，也發(fā)現(xiàn)