七類稀土鋁酸鹽的真空紫外發(fā)光特性及三類磷酸鹽中量子剪裁現(xiàn)象研究.pdf

1、本論文的主體分為兩部分。第一部分主要研究了Eu3+/Tb3+在部分鋁酸鹽基質(zhì)中(Ca(La/Gd)Al3O7，Y4Al2O9，Sr(La/Gd)AlO4，Sr3Al2O6，Sr3YAl2O7.5，La4MgAl2O10，Y型沸石)的真空紫外發(fā)光性能，其中有一章節(jié)研究了Eu3+摻雜的其他氧化物(SrY2O4，Y2O3和Gd2O2CO3)的合成及真空紫外發(fā)光性能；第二部分主要利用Tb3+-Gd3+組合考察了在部分磷酸鹽材料(GdPO4，Sr

2、3Gd(PO4)3，Na2GdPO4F2)中實現(xiàn)量子剪裁的可能性。
　　 通過這兩部分工作的研究，得到了以下結(jié)果：
　　 一.CaLa1-xAl3O7∶xTb3+和CaGd1-xAl3O7∶xTb3+系列樣品的真空紫外激發(fā)光譜主要由峰值位于180nm基質(zhì)吸收帶和235nm的Tb3+4f-5d躍遷帶組成。在147nm激發(fā)下，CaLa1-xAl3O7∶xTb3+(0≤x≤1)和CaGd1-xAl3O7∶xTb3+(0≤x≤1

3、)猝滅濃度分別為20％。計算得到CaGd1-xAl3O7∶xTb3+臨界傳輸距離為11(A)。
　　 CaLa1-xAl3O7∶xEu3+(0≤x≤1)系列樣品的真空紫外激發(fā)光譜由峰值185nm處的基質(zhì)吸收和峰值位于244nmEu3+-O2-電荷遷移帶組成；在254nm或147nm激發(fā)下，CaLa1-xAl3O7∶xEu3+發(fā)射光譜以5D0→7F2(616nm)和5D0→7F4(701nm)躍遷發(fā)射為主導。
　　 二.采

4、用檸檬酸溶膠凝膠法合成了Eu3+/Tb3+摻雜的Y4Al2O9，SrGdAlO4和SrLaAlO4。Y4Al2O9∶Eu3+/Tb3+在真空紫外區(qū)域激發(fā)光譜由位于141nm和196nm兩個吸收帶組成。SrGdAlO4∶Eu3+/Tb3+和SrGdAlO4∶Eu3+/Tb3+基質(zhì)吸收帶位于180～210nm。Eu3+在Y4Al2O9，SrGdAlO4和SrLaAlO4中電荷遷移帶峰值分別位于237nm，275nm和289nm，發(fā)射均以Eu

5、3+的5D0-7F2發(fā)射為主。Tb3+在Y4Al2O9，SrGdAlO4和SrLaAlO4中的4f-5d躍遷帶的峰值分別位于249nm，248nm和260nm。
　　 三.Eu3+摻雜的Y型沸石，Sr3Al2O6，Sr3YAl2O7.5和La4MgAl2O10在真空紫外區(qū)域沒有吸收。在這四類材料中Eu3+-O2-電荷遷移帶的峰值分別位于250nm，242nm，224nm和270nm。在紫外光激發(fā)下，四類材料中Eu3+的發(fā)射均以5

6、D0-7F2電偶極躍遷為主，峰值分別位于611nm，611nm，626nm和611nm。
　　 五.采用溶膠凝膠法合成SrY2O4∶Eu3+，Sr(Y,Gd)2O4∶Eu3+和SrGd2O4∶Eu3+三類樣品，前兩類樣品在真空紫外區(qū)域位于149nm處有較強的吸收，而SrGd2O4∶Eu3+在真空紫外區(qū)域的吸收卻很低。三類樣品位于紫外區(qū)域的激發(fā)光譜都是由位于230nm的寬帶吸收和位于275nm的肩帶組成，歸屬于Eu3+占據(jù)兩種格位

7、時的Eu3+-O2-電荷遷移吸收。采用水熱法及后續(xù)熱處理合成了棒狀Y2O3∶Eu3+，Gd3+或Li+的加入可以提高Y2O3∶Eu3+在147nm激發(fā)下發(fā)光強度。用水熱法及其后續(xù)熱處理合成了Gd2O2CO3∶Eu3+，Gd2O2CO3∶Eu3+的VUV激發(fā)光譜由峰值位于192nm和240nm的兩個帶組成。
　　 七.當Tb3+被激發(fā)到其4f75d能級時，在GdPO4∶Tb3+和Sr3Gd(PO4)2∶Tb3+都觀察到了量子剪裁現(xiàn)

8、象，量子剪裁過程涉及兩個相鄰Tb3+離子間的交叉弛豫過程或者相鄰Tb3+和Gd3+間的直接能量傳遞過程，取決于激發(fā)光波長；當GdPO4∶Tb3+被基質(zhì)晶格激發(fā)時(157nm)，同樣觀察到了量子剪裁現(xiàn)象，用量子剪裁過程解釋了GdPO4∶Tb3+在157nm真空紫外光激發(fā)時能量傳遞過程。當GdPO4∶xTb3+中Tb3+的摻雜濃度(x)由1.5％增加到13％時，在210nm激發(fā)時，GdPO4∶xTb3+的交叉弛豫效率由62％增加到75％；在

9、157nm激發(fā)時，GdPO4∶xTb3+的交叉弛豫效率由11％增加到57％。當Sr3Gd(PO4)3∶Tb3+中Tb3+的摻雜濃度(x)由1.5％增加到13％時，在185nm激發(fā)時，Sr3Gd(PO4)3∶xTb3+的交叉弛豫效率由13％增加到26％；在222nm激發(fā)時，Sr3Gd(PO4)3∶xTb3+的交叉弛豫效率由15％增加到21％。
　　 八.Na2GdF2PO4∶Re3+(Re=Eu3+，Tb3+)基質(zhì)吸收帶的峰值位于

10、172nm左右。Na2GdF2PO4∶Eu3+激發(fā)光譜中，Eu3+-O2-電荷遷移帶強度和自旋禁戒躍遷Eu3+及Gd3+的4f-4f躍遷強度比較通常的氧化物中觀察到的小，說明Na2GdF2PO4∶Eu3+中Eu3+-Eu3+和Gd3+-Eu3+能量傳遞十分有效及由于F的存在造成Na2GdF2PO4∶xEu3+中Eu-O的共價性較高。Na2GdF2PO4∶Tb3+在基質(zhì)(172nm)和Tb3+的4f-5d(224nm)激發(fā)時，都觀察到了量

11、子剪裁效應。在172nm激發(fā)時，當Na2GdF2PO4∶xTb3+的摻雜濃度(x)由1％增加到12％時，Na2GdF2PO4∶xTb3+的交叉弛豫效率由9％增加到27％；在224nm激發(fā)時，Na2GdF2PO4∶xTb3+的交叉弛豫效率由18％增加到32％。計算得到Na2GdF2PO4∶1％Ce3+中Ce3+的5d重心處于36.4×103cm-1，5d軌道劈裂度為9.9×103cm-1。Na2GdF2PO4∶1％Ce3+的發(fā)射光譜是一個

12、不對稱寬帶發(fā)射，峰值位于350nm。
　　 九.Na3Y2(PO4)2F3∶5％Eu3+真空紫外激發(fā)光譜由峰值位于214nm的Eu3+-O2-電荷遷移帶和Eu3+的4f-4f躍遷吸收組成，發(fā)射光譜由Eu3+的5D0→7F1磁偶極躍遷(594nm)發(fā)射主導。Na3Y2(PO4)2F3∶5％Tb3+真空紫外激發(fā)光譜由峰值分別位于147nm,9167nm，182nm，216nm和252nm激發(fā)帶組成，歸屬于Tb3+4f-5d躍遷。Na