基于基質(zhì)組分及能量傳遞調(diào)控Zn2GeO4和Zn3Al2Ge2O10熒光粉的發(fā)光特性.pdf

1、本文以Zn2GeO4和 Zn3Al2Ge2O10為基質(zhì)，采用高溫固相法合成了一系列稀土離子RE(RE=Ce3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+)和過(guò)渡金屬離子Cr3+摻雜的Zn2GeO4和Zn3Al2Ge2O10熒光粉，研究了不同取代、能量傳遞及基質(zhì)組分對(duì)材料發(fā)光性能的影響，并分析了材料性能變化的原因。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴合成了稀土離子RE(RE=Ce3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+)摻雜的Zn2GeO4材料，

2、研究了RE分別取代 Zn2+和 Ge4+時(shí)，材料發(fā)光性能的變化情況。其中 Zn2-xGeO4:xCe3+和Zn2Ge1-xO4:xCe3+表現(xiàn)出兩個(gè)由于 Ce3+離子的5d-4f躍遷產(chǎn)生的發(fā)射帶。Zn2-xGeO4:xCe3+和Zn2Ge1-xO4:xCe3+的色坐標(biāo)和照片也顯示出了不同的發(fā)光特性。隨著Ce3+濃度的變化，樣品的發(fā)射光譜還表現(xiàn)出了不同程度的藍(lán)移和紅移的現(xiàn)象，這是由于晶體場(chǎng)劈裂作用和電子云效應(yīng)的共同作用造成的。而 Zn2-

3、aGeO4:aR和Zn2Ge1-aO4:aR(R=Eu3+, Tb3+, Dy3+)均顯示了摻雜離子的特征發(fā)射峰，并且材料的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的位置沒(méi)有受到晶體場(chǎng)的影響。⑵合成了Cr3+摻雜的Zn2GeO4熒光粉，研究了Cr3+分別取代Zn2+和Ge4+時(shí)，材料發(fā)光性能的變化情況。并且提出了一種通過(guò)調(diào)控缺陷類(lèi)型來(lái)抑制Zn2GeO4基質(zhì)發(fā)光的方法。當(dāng)Cr3+分別替代基質(zhì)中的Zn2+和Ge4+時(shí)會(huì)形成兩種不同類(lèi)型的缺陷，即帶正電和帶負(fù)電的缺

4、陷，其中帶負(fù)電的缺陷對(duì)基質(zhì)發(fā)光的抑制作用更明顯。此外， Zn2GeO4:Cr3+還表現(xiàn)出了綠色的發(fā)光特性。⑶合成了Zn2GeO4:Tb3+, Eu3+，研究了Zn2GeO4, Tb3+和Eu3+之間的能量傳遞對(duì)材料發(fā)光特性的改善。在270 nm激發(fā)下，Zn2GeO4表現(xiàn)出一個(gè)由于V’o, Zni˙, VGe, V”Zn本征缺陷引起的350-600 nm范圍內(nèi)的寬發(fā)射帶。在Zn2GeO4:Eu3+中，Eu3+離子在近紫外和藍(lán)光區(qū)域的吸收率

5、比較低，并且基質(zhì)和 Eu3+之間沒(méi)有能量傳遞。然而， Zn2GeO4和Eu3+之間的能量傳遞可以通過(guò)Tb3+作為橋梁來(lái)實(shí)現(xiàn)，Zn2GeO4:Tb3+, Eu3+在250-450 nm的范圍內(nèi)的吸收得到了改善，可以與商業(yè)的近紫外和藍(lán)光LED芯片匹配。此外，還通過(guò)分析 Zn2GeO4:Tb3+, Eu3+的熱釋光譜和光致發(fā)光光譜研究了晶體結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程和缺陷變化的情況。⑷采用高溫固相法合成了Zn3Al2Ge2O10:Cr3+，研究了材料的發(fā)

6、光特性。在400 nm激發(fā)下，Zn3Al2Ge2O10:Cr3+表現(xiàn)出一個(gè)由于Cr3+的2E→4A2躍遷引起的650-750 nm范圍的發(fā)射帶，其峰值位于694 nm。在262 nm激發(fā)下，Zn3Al2Ge2O10:Cr3+還顯示出一個(gè)350-600 nm范圍內(nèi)的弱發(fā)射帶。通過(guò)摻雜Ca2+離子取代Zn3Al2Ge2O10基質(zhì)中的Zn2+改善了樣品的這個(gè)弱發(fā)射帶，因此材料顯示出了青白色的發(fā)射和長(zhǎng)余輝現(xiàn)象。其中，青白色的發(fā)射是由于V’’Zn