摻雜氧化鋁的形貌控制及其光致發(fā)光性能研究.pdf

1、近些年來,有關(guān)稀土和過渡金屬摻雜材料的研究側(cè)重于其在光學(xué)方面的應(yīng)用,例如固體發(fā)光,醫(yī)學(xué)標(biāo)簽,成像和輻射探測。氧化鋁在紫外到近紅外這一波段具有高的光學(xué)透過率、優(yōu)異的機(jī)械性能、高的化學(xué)穩(wěn)定性,是一種很好的基質(zhì)材料。本文以Al2O3為基質(zhì),采用不同的原料和方法,制備了Eu3+、Tb3+、Cr3+摻雜的Al2O3發(fā)光材料。通過XRD、SEM、熒光光譜等研究手段對材料進(jìn)行測試和表征,考察了不同形貌和煅燒濃度對Al2O3發(fā)光性能的影響,重點研究了A

2、l2O3的最佳摻雜濃度和臨界距離。
　　 以氯化鋁、硝酸銪為原料,采用微波水熱法合成了稀土銪摻雜的氧化鋁發(fā)光材料。研究結(jié)果表明前驅(qū)體經(jīng)500℃煅燒后合成的樣品為γ-Al2O3;樣品形貌為片組裝成的微球;Al2O3:Eu3+的發(fā)射以594nm的5D0→7F1磁偶極躍遷為主,最佳激發(fā)波長為394nm。隨著摻雜濃度的增大,樣品5D0→7F2電偶極躍遷強(qiáng)度逐漸變大,摻雜比為0.09mol%的樣品在618nm處的5D0→7F2電偶極躍遷強(qiáng)

3、度明顯提高。
　　 以氯化鋁、硝酸鋱為原料,采用微波溶劑熱法合成了稀土鋱摻雜的氧化鋁發(fā)光材料。研究結(jié)果表明微波溶劑熱法合成的是AlOOH:Tb3+微球,熱處理后得到Al2O3:Tb3+熒光粉。得到的熒光粉能發(fā)出優(yōu)異的綠光,且極好的保留了前驅(qū)體的形貌,為納米片組裝成的微球。樣品的激發(fā)譜是由Tb3+4f-4f5d躍遷的寬譜。對于所有的樣品而言,5D4→7F5(545nm)的電偶極躍遷強(qiáng)度最高。從發(fā)光譜中不難看出Tb3+的最佳摻雜比為

4、0.7mol%。
　　 以氯化鋁、氯化鉻為原料,采用微波溶劑熱法和熱處理得到α-Al2O3:Cr3+粉體。得到的氧化鋁粉體為球形,直徑大約1～2μm。監(jiān)測696nm的發(fā)射得到的激發(fā)譜中,有兩條寬的譜帶,其峰值位于399和552nm,分別對應(yīng)于Cr3+的4A2(4F)→4T1(4P)和4A2(4F)→4T2(4F)躍遷。在發(fā)光譜中可以清晰的看到Cr3+的2E→4A2躍遷,峰值位于696nm。從發(fā)光譜中得到最佳比是0.3mol%。<

5、br>　　 以硝酸鋁、硝酸鋱為原料,采用水熱法成功合成了NH4Al(OH)2CO3:Tb3+,將前驅(qū)體熱處理后得到不同晶相的Al2O3:Tb3+纖維。制備的Al2O3:Tb3+纖維的平均長度為6～8nm,直徑大約為300nm。綠色熒光粉很好的保留了NH4Al(OH)2CO3:Tb3+纖維的形貌。樣品的激發(fā)譜對應(yīng)于Tb3+的4f-4fSd躍遷的寬譜。在所有的樣品中,5D4→7F5(545nm)的電偶極躍遷是最強(qiáng)的。樣品的最佳摻雜比是2.

6、0mol%。
　　 以硝酸鋁和硝酸鉻為原料,采用水熱法制備鉻摻雜碳酸鋁銨纖維,經(jīng)后續(xù)熱處理后得到α-Al2O3:Cr3+纖維。Al2O3:Cr3+纖維的平均直徑為100～300nm,長度為2～5μm。在激發(fā)譜中有兩條寬的譜帶,峰值位于400和553nm處,對應(yīng)于Cr3+的4A2(4F)→4T1(4P)和4A2(4F)→T2(4F)。發(fā)光譜中可以明顯看到一條窄的譜線,峰值位于696nm處,對應(yīng)于Cr3+的2E→4A2躍遷。樣品的最