Y2O2S基紅色長余輝發(fā)光材料的制備和性能.pdf

1、Y2O2S基紅色長余輝發(fā)光材料是目前紅色長余輝發(fā)光材料領(lǐng)域發(fā)光性能最好的體系,但和發(fā)藍(lán)光和綠光的長余輝發(fā)光材料相比,其發(fā)光性能還有很大的差距,如何繼續(xù)提高該體系發(fā)光材料的發(fā)光性能是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
　　 本文改進(jìn)了高溫固相法制備工藝,通過后期熱處理工藝增加材料中O"i缺陷的濃度,提高材料的發(fā)光性能,并利用第一性原理的方法研究了O"i缺陷摻雜前后的Y2O2S電子結(jié)構(gòu),結(jié)果表明:熱處理工藝對材料的發(fā)光性能有顯著的提高；O"i缺陷摻

2、雜后在價(jià)帶頂部0.22eV處引入了陷阱能級,并使純Y2O2S晶體的導(dǎo)帶向高能方向移動；態(tài)密度分析結(jié)果表明陷阱能級附近態(tài)密度是由于Oint的2p態(tài)貢獻(xiàn)的；O"i缺陷摻入后電荷密度重新分布,間隙氧和附近的Y原子成共價(jià)鍵和離子鍵混合的鍵型,而且與其他O原子和Y原子成鍵相比,共價(jià)鍵作用變?nèi)?離子鍵作用增強(qiáng)；對光學(xué)性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果表明O"i缺陷摻雜在吸收光譜上產(chǎn)生了兩個(gè)新的吸收峰,更有利于V2O2S對光的吸收。
　　 根據(jù)以上結(jié)果,系統(tǒng)研究

3、了長余輝發(fā)光粉體的合成,顆粒微觀形貌,激發(fā)和發(fā)射光譜性質(zhì)以及余輝衰減過程等問題,探討了兩步法制備工藝條件對發(fā)光粉晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響。本文得到了兩步法制備Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Gd紅色長余輝發(fā)光材料的最佳工藝參數(shù):第一步工藝參數(shù)為合成溫度1250℃,保溫時(shí)間3h,合成氣氛為CS2,助熔劑為Na2CO3,含量為0.68mol；第二步工藝參數(shù)為熱處理溫度600℃保溫1h。過120目篩的發(fā)光粉在365nm激發(fā)光源下照射10分鐘,初

4、始亮度可達(dá)1630mcd／m2,關(guān)閉光源5min時(shí)的余輝亮度達(dá)88mcd／m2。
　　 本文研究了Sm3+摻雜對Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Sm材料晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌以及發(fā)光性能的影響。研究結(jié)果表明Sm3+的摻入并沒有改變材料的晶體結(jié)構(gòu),但能夠提高Y2O2S:Eu,Mg,Ti紅色長余輝發(fā)光材料的激發(fā)光譜的強(qiáng)度并擴(kuò)展其激發(fā)波長的范圍,最終提高Y2O2S:Eu,Mg,Ti紅色長余輝發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度。余輝衰減曲線結(jié)果表明摻入適量的

5、Sm3+能夠提高材料的初始亮度并延長材料的余輝時(shí)間,這和Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Sm材料中存在由Sm3+到Eu3+的能量傳遞有關(guān)。本論文得到最佳的Sm3+摻雜濃度為1mol％,和未摻雜的樣品比較,初始亮度提高了44％,5min亮度提高了43％。
　　 本文研究了Lu3+摻雜對Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Lu紅色長余輝發(fā)光材料的影響,研究結(jié)果表明,Lu3+取代了Y2O2S中Y3+的格位,隨著Lu3+摻量的增加,XRD衍射峰

6、有規(guī)律地向高角度方向平移,晶胞參數(shù)減小。基質(zhì)的改變對發(fā)射光譜的峰型和峰位幾乎沒有改變,但是會對材料的發(fā)射光譜強(qiáng)度有影響。隨Lu3+摻量的增加,材料的初始亮度和余輝時(shí)間先增大后減小,當(dāng)Lu3+摻量為0.2mol時(shí),材料具有最佳的余輝性能,和未摻雜的樣品比較,初始亮度提高了34％,5min時(shí)的余輝亮度提高了90％。
　　 通過第一性原理研究了Lu摻雜對Y2O2S晶體電子結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明,Lu摻雜后Y2O2S晶體能帶帶隙變窄,