磷酸鋅基長(zhǎng)余輝發(fā)光材料.pdf

1、長(zhǎng)余輝發(fā)光材料是一類具有蓄光且多用途的綠色功能性材料。Zn3(PO4)2基長(zhǎng)余輝發(fā)光材料具有化學(xué)穩(wěn)定、合成容易、原料便宜、產(chǎn)物為白色和環(huán)境友好等特點(diǎn)。本文采用高溫固相法、溶膠凝膠法及共沉淀法分別制備了以純?nèi)毕葑鳛榘l(fā)光中心以及以Mn2+作為發(fā)光中心的Zn3(PO4)2基長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，并對(duì)其發(fā)光特性、摻雜離子在發(fā)光過程中所起的作用及陷阱缺陷類型進(jìn)行探討。根據(jù)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為材料存在多種發(fā)光機(jī)理。
　　以缺陷為發(fā)光中心的淡藍(lán)綠色長(zhǎng)余輝材料Mx

2、Zn3-0.5x(PO4)2(M=Na+，K+)，從420到550 nm之間有很寬的發(fā)射峰，最大值位于460 nm處，目測(cè)余輝時(shí)間達(dá)4 h。煅燒氣氛及摻雜離子對(duì)材料的發(fā)光性能均有顯著影響。在還原性氣氛中煅燒能獲得高的氧缺陷濃度。本文認(rèn)為材料中存在兩種發(fā)光機(jī)理，一方面是由于電子從價(jià)帶中被光激發(fā)出來后被氧缺陷捕獲，再經(jīng)過熱擾動(dòng)從陷阱中釋放出來，最后返回基態(tài)而發(fā)光；另一方面，帶負(fù)電的Na+空位會(huì)在材料中遷移與帶正電的氧空位Vo¨復(fù)合而發(fā)光，N

3、a+離子遷移需要有合適的通道，太大或太小的通道以及材料發(fā)生玻璃化而導(dǎo)致通道垮塌均不利于Na+離子的遷移而影響材料的發(fā)光。
　　α-Zn3(PO4)2:Mn2+，M+(M=Na，K)的發(fā)射峰位于548 nm處，歸屬于Mn2+的4T1g-6A1g躍遷，Mn2+處于四配位，為新綠色發(fā)光材料，目測(cè)余輝時(shí)間達(dá)2 h。實(shí)驗(yàn)表明摻雜Na+/K+離子可以顯著提高材料中氧空位缺陷濃度。本文認(rèn)為，電子被光激發(fā)到高能級(jí)態(tài)后會(huì)立即弛豫到較低的能級(jí)態(tài)，并大

4、部分返回到基態(tài)發(fā)出可見光，而少部分通過“隧穿”效應(yīng)進(jìn)入陷阱,并被儲(chǔ)存起來，再在熱擾動(dòng)下慢慢釋放出來,并返回基態(tài)而發(fā)光。因此，材料發(fā)光性能的改善主要是氧空位缺陷濃度的提高。
　　β-Zn3(PO4)2:Mn2+，RE3+(RE=Pr，Dy)的發(fā)射峰在620 nm處，歸屬于Mn2+的4T1g-6A1g躍遷，Mn2+處于六配位，為紅色發(fā)光材料，摻雜Dy3+的樣品目測(cè)余輝時(shí)間達(dá)4 h。摻雜Pr3+和Dy3+均可以明顯改善材料的發(fā)光性能。P

5、r3+的(1D2,3PJ,1I6)-3H4和Mn2+的6A1-4T1之間存在能級(jí)重疊，Pr3+作為敏化劑其電子在躍遷至激發(fā)態(tài)(1D2,3PJ,1I6)后通過弛豫傳遞給Mn2+的4T1激發(fā)態(tài)，從而改善Mn2+的發(fā)光性能。β-Zn3(PO4)2:Mn2+，Dy3+被光激發(fā)后會(huì)在材料中產(chǎn)生電子空穴對(duì)。一些電子直接返回基態(tài)發(fā)光，另一些電子以及空穴被不同的陷阱缺陷所捕獲，再在熱擾動(dòng)下被釋放，之后相結(jié)合并釋放一個(gè)光子或遷移至晶格中被其它陷阱中心重新