幾種氧化物體系稀土摻雜的材料制備與發(fā)光特性研究.pdf

1、本文采用高溫固相法合成了Ba4(Si3O8)2∶Eu2+，R13+(R13+=Ho3+、Dy3+、Nd3+)、Ba2ZnSi2O7∶ Eu2+, R23+(R23+=Ho3+、Pr3+、Dy3+)、Ba2ZnSi2O7∶ Ce3+,Tb3+和CaMgP2O7∶Ce3+，Tb3+多種體系發(fā)光材料。通過(guò)XRD衍射分析確認(rèn)了合成樣品的物相結(jié)構(gòu)，采用漫反射光譜、激發(fā)與發(fā)射光譜、熒光壽命分析以及余輝衰減等手段表征材料的發(fā)光特性，采用熱釋光譜分析來(lái)

2、研究材料內(nèi)部載流子陷阱的特點(diǎn)。具體工作如下:
　　(1)實(shí)驗(yàn)研究了三價(jià)稀土離子RE3+(RE=Ho、Dy、Nd、Pr、Gd)共摻雜的Ba4(Si3O8)2∶Eu2+體系，不同角度表明這些三價(jià)稀土離子的共摻雜沒(méi)有引入新的發(fā)光中心，仍然以Eu2+為發(fā)光中心。Gd3+或Pr3+的共摻雜對(duì)體系的熒光和余輝屬性沒(méi)有明顯的影響;Dy3+共摻的樣品余輝與Eu2+單摻雜體系相比明顯增強(qiáng)，肉眼可見(jiàn)的發(fā)光時(shí)間可以延續(xù)至半小時(shí)左右;Nd3+共摻雜可以同

3、時(shí)增強(qiáng)樣品的熒光和余輝發(fā)射，肉眼可見(jiàn)的發(fā)光時(shí)間可以延長(zhǎng)至一小時(shí)左右;而Ho3+共摻的樣品的余輝又明顯強(qiáng)于Dy3+、Nd3+共摻的樣品的余輝，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)以上。余輝測(cè)量結(jié)果顯示，共摻雜Ho3+的樣品初始余輝強(qiáng)度達(dá)到3cd/m2。對(duì)不同樣品進(jìn)行了熱釋光測(cè)量和實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)Ba4(Si3O8)2∶Eu2+，Dy3+體系具有較深的載流子陷阱，對(duì)載流子有較強(qiáng)的束縛，在等待時(shí)間為10小時(shí)的情況下，還有一半的載流子被束縛在深陷阱之中，因而對(duì)余輝是

4、不利的，但是卻有可能作為一種儲(chǔ)能材料被開(kāi)發(fā)利用。發(fā)現(xiàn)Ba4(Si3O8)2∶Eu2+，Nd3+體系陷阱釋放載流子的過(guò)程為二階動(dòng)力學(xué)過(guò)程，載流子的二次捕獲對(duì)延長(zhǎng)余輝時(shí)間起到了重要作用。發(fā)現(xiàn)Ba4(Si3O8)2∶Eu2+，Ho3+體系中存在多種相近能級(jí)疊加而成的能帶，具有對(duì)余輝有利的陷阱深度，同時(shí)具有較高的載流子濃度，因而表現(xiàn)出優(yōu)異的余輝特性。
　　(2)采用高溫固相法合成了長(zhǎng)余輝發(fā)光材料Ba2ZnSi2O7∶Eu2+和Ba2ZnS

5、i2O7∶Eu2+，RE3+(RE∶ Ho，Pr，Dy)，所有樣品均呈現(xiàn)Eu2+的寬帶發(fā)射，峰位在505nm，Ho3+、Pr3+、Dy3+的共摻對(duì)Eu2+的發(fā)射強(qiáng)度有明顯的抑制作用。單摻雜的Ba2ZnSi2O7∶Eu2+具有余輝現(xiàn)象，余輝持續(xù)時(shí)間為15分鐘左右，共摻Ho3+可以大幅增長(zhǎng)余輝時(shí)間至1小時(shí)，而共摻Dy3+則明顯縮短余輝時(shí)間，共摻Pr3+對(duì)余輝屬性沒(méi)有明顯改變。熱釋光分析表明，樣品BZED內(nèi)部的陷阱深度為1.252eV，對(duì)捕獲

6、載流子束縛過(guò)強(qiáng)，不利于載流子的釋放發(fā)光，而樣品BZEH即具有合適的陷阱深度(0.854eV)，又具有較高的陷阱濃度，這些條件均對(duì)余輝屬性有利，因而表現(xiàn)出較強(qiáng)的余輝和較長(zhǎng)的余輝時(shí)間。
　　(3)采用高溫固相法制備了Ce3+、Tb3+稀土離子單摻雜和共摻雜的Ba2ZnSi2O7熒光粉體系，深入研究了該體系的熒光屬性和能量傳遞特點(diǎn)。在紫外激發(fā)條件下(352nm)，Ba1.98-xZnSi2O7∶0.02Ce3+，xTb3+的發(fā)射既包含C