Sr2MgSi2O7-Eu2+,Dy3+長余輝發(fā)光材料的制備與性能研究.pdf

1、長余輝發(fā)光是發(fā)光材料學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。目前性能最好的長余輝材料分別是鋁酸鹽基和硅酸鹽基長余輝發(fā)光材料，其代表分別為SrAl2O4:Eu2+,Dy3+和Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+。兩者相比，鋁酸鹽基磷光體主要缺點(diǎn)在于抗?jié)裥圆?。相對而言，硅酸鹽體系的Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+較鋁酸鹽體系穩(wěn)定，而且發(fā)光顏色豐富，燒成溫度低于鋁酸鹽體系，因而以Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+為代表的硅酸鹽發(fā)光材料是一類極

2、有前途的新型長余輝發(fā)光材料。
　　有關(guān)長余輝發(fā)光材料的研究主要集中在稀土離子摻雜濃度對材料發(fā)光性能的影響以及長余輝發(fā)光機(jī)理。本論文綜合闡述了Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+的發(fā)展及其應(yīng)用，并利用高溫固相法制備了藍(lán)色長余輝發(fā)光材料Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+，結(jié)合XRD、PL、UV-Vis等測試手段對制備的樣品做更進(jìn)一步深入的測試分析，研究了Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+的發(fā)光性能與合成溫度、硼酸添加量

3、、稀土離子摻雜濃度與比例之間的關(guān)系，并對Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+的長余輝發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了探討。近年來，基于SrAl2O4:Eu2+,Dy3+長余輝發(fā)光材料的力致發(fā)光現(xiàn)象的研究越來越多，但是對Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+體系的力致發(fā)光的研究較少?；谝陨峡紤]，本論文主要研究Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+體系的力致發(fā)光性能。
　　燒結(jié)溫度是影響長余輝發(fā)光材料的重要因素。燒結(jié)溫度過低則無法獲得目標(biāo)晶相

4、，燒結(jié)溫度過高則造成樣品呈現(xiàn)玻璃態(tài)，兩者都會(huì)造成發(fā)光性能下降。高溫固相法制備Sr2MgSi2O7:Eu2+, Dy3+的最佳合成溫度為1300℃。硼酸作為助熔劑能起到降低燒結(jié)溫度的作用，促進(jìn)固相反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)硼酸含量較低時(shí)需要更高的溫度，但是當(dāng)硼酸含量過高時(shí)在晶體中則形成雜質(zhì)晶相。當(dāng)硼酸添加量逐漸增大直到50mol％時(shí)，長余輝發(fā)光性能越來越好。
　　Eu2+、Dy3+摻雜濃度對Sr2MgSi2O7發(fā)光和余輝性能有重要的影響。Sr2

5、MgSi2O7:Eu2+,Dy3+樣品均呈現(xiàn)較寬的激發(fā)譜帶，發(fā)光中心波長位于470nm，對應(yīng)于Eu2+離子的4f65d1→4f7電子躍遷。當(dāng)Eu2+濃度超過一定濃度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致濃度淬滅，使發(fā)光亮度變低，余輝時(shí)間縮短。隨著Eu2+濃度的增加，各發(fā)射峰會(huì)出現(xiàn)紅移，這歸結(jié)為晶體場能級劈裂和Stokes位移，表現(xiàn)為Eu2+離子之間的非輻射能量轉(zhuǎn)移。Dy3+離子的摻入會(huì)抑制Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+的發(fā)光，但是顯著提高余輝時(shí)間。不過，

6、當(dāng)Dy3+濃度超過10mol%，熒光壽命將會(huì)縮短。這是由于隧穿復(fù)合導(dǎo)致Eu2+\Dy3+濃度淬滅。通過對材料漫反射譜的測試分析發(fā)現(xiàn)，Dy3+會(huì)在材料中形成若干雜質(zhì)能級，這些能級的作用是存儲電子而不參與發(fā)光，即充當(dāng)陷阱能級的作用。
　　通過一套自制的小球下落沖擊測試裝置研究了Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+長余輝發(fā)光膜的力致發(fā)光特性。研究發(fā)現(xiàn)，力致發(fā)光強(qiáng)度與小球下落前的初始高度即小球的動(dòng)能成指數(shù)關(guān)系。而發(fā)光強(qiáng)度直接決定于陷阱