CaO-Eu和ZnGa2O4-Cr長(zhǎng)余輝發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土摻雜的紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料是近年來(lái)長(zhǎng)余輝材料研究的熱點(diǎn)，本文以共沉淀和高溫固態(tài)方法分別合成了Eu摻雜CaO和Cr摻雜ZnGa2O4材料，研究了合成材料的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能，特別是材料的紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光性能，主要內(nèi)容包括以下三個(gè)部分:
　　 1)共沉淀結(jié)合高溫分解方法合成了CaO∶Eu3+紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。X射線衍射分析表明，隨著溫度的升高，產(chǎn)物相結(jié)構(gòu)逐漸由碳酸鈣的混合相變?yōu)閱蜗嘟Y(jié)構(gòu)，繼而生成單相氧化鈣結(jié)構(gòu)。CaO∶Eu3+的激

2、發(fā)譜顯示為255nm左右的一個(gè)寬激發(fā)帶和393nm的銳線激發(fā)峰，寬激發(fā)帶來(lái)源于CaO晶格的電荷遷移(CTB)，發(fā)射光譜對(duì)應(yīng)于Eu3+的5D0→7FJ(J=0，2，3，4)的躍遷。室溫觀察到CaO∶Eu3+有較強(qiáng)的紅色長(zhǎng)余輝發(fā)射，熱釋光測(cè)量證實(shí)在CaO∶Eu3+中存在深度大約為0.69eV的陷阱能級(jí)，這是CaO∶Eu3+在室溫具有紅色長(zhǎng)余輝的微觀原因。存在的陷阱能級(jí)可能來(lái)源于Eu3+取代Ca2+進(jìn)入晶格后，由于電荷的不等價(jià)替換而引入了電子

3、陷阱。余輝衰減曲線的研究表明，樣品的余輝發(fā)光可能與陷阱及發(fā)光中心之間的量子隧穿有關(guān)。
　　 2)在1350℃，空氣氣氛下合成了ZnGa2O4∶Cr3+紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，激發(fā)光譜顯示為220nm-600nm范圍內(nèi)的寬帶激發(fā)，其中，位于254nm和300nm處的寬吸收峰是由O2-的2p軌道的電子向Ga3+的4s4p軌道躍遷形成，410nm和550nm處的吸收峰分別對(duì)應(yīng)于Cr3+的4A2→4T1和4A2→4T2躍遷。樣品的發(fā)射光譜均

4、對(duì)應(yīng)于Cr3+離子的4A2→2E躍遷，余輝光譜的測(cè)量表明樣品在常溫下具有良好的余輝性能，而熱釋光譜證實(shí)了ZnGa2O4∶Cr3+材料中存在兩種不同深度的陷阱能級(jí)，樣品余輝衰減曲線在一定范圍內(nèi)的線性特征可能源于量子隧穿效應(yīng)。
　　 3)高溫固相法合成了ZnGa2-xGexO4∶Cr3+0.005(x=0.1，0.3，0.5)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體樣品。研究了樣品的物相結(jié)構(gòu)、光致發(fā)光及余輝性能的變化。X射線衍射結(jié)果分析表明，Ge4+離子

5、的摻雜并沒(méi)有改變樣品的物相結(jié)構(gòu)，但隨著Ge4+的摻雜量的增加，樣品的XRD衍射峰向2θ的高角度方向移動(dòng)。樣品的發(fā)射峰隨著Ge4+離子的替代出現(xiàn)了不同程度的衰減，樣品ZnGa1.5Ge0.5O4∶Cr0.005中幾乎僅能觀察到697nm處的發(fā)射峰，且樣品在不同的激發(fā)波長(zhǎng)下的發(fā)射光譜也出現(xiàn)了較大的差異。結(jié)果表明，Ga/Ge比例的變化并沒(méi)有改變樣品的物相結(jié)構(gòu)，但卻對(duì)樣品的發(fā)光性能產(chǎn)生了較顯著的影響。樣品的余輝性能測(cè)試表明，樣品的衰減特性符合二