稀土磷酸鹽K-,2-LnZr(PO-,4-)-,3-(Ln=Gd，Y)基量子剪裁熒光粉.pdf

1、近幾十年來，為了適應無汞熒光燈和等離子平板顯示(PDP)技術的發(fā)展，探尋新型量子剪裁熒光粉作為研究開發(fā)高量子效率真空紫外發(fā)光材料的一種新途徑逐漸受到廣泛的關注。稀土磷酸鹽基質在VUV區(qū)有較強的吸收，且合成溫度低、制備方法簡單、物理化學性質穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、溶解度低和透光性好，是高效真空紫外熒光粉比較理想的基質。稀土元素由于其獨特的電子層結構及物理化學性質而被廣泛的應用于傳統(tǒng)發(fā)光材料的改性和新材料的開發(fā)研究中。本論文以不同稀土離子摻雜的稀

2、土磷酸鹽K2LnZr(PO4)3(Ln=Gd，Y)作為研究對象，對于基質中不同離子對之間的能量傳遞過程和可見光量子剪裁現(xiàn)象做了初步的探索研究。內容主要包括以下幾個方面：
　　 (1)采用高溫固相法制備了K2Gd1-xZr(PO4)3∶Eux3+(0.02≤x≤0.1)，并研究了其在紫外(UV)和真空紫外(VUV)區(qū)域的光致發(fā)光特性，結果表明：在Eu3+摻雜的K2GdZr(PO4)3體系中可以觀察到基于Gd3+-Eu3+離子對間能

3、量傳遞的量子剪裁下轉換現(xiàn)象。在186nm(Gd3+離子6GJ能級)激發(fā)下，該量子剪裁過程通過Gd3+離子到Eu3+離子的兩步能量傳遞過程即交叉弛豫過程(第一步)及剩余激發(fā)能的直接傳遞過程(第二步)實現(xiàn)，并發(fā)射出兩個可見的紅光光子。Gd3+，Eu3+之間能量傳遞的量子效率可以達到155％。K2GdZr(PO4)3∶Eu3+是一種有潛力的量子剪裁發(fā)光材料。
　　 (2)利用高溫固相法合成了K2YZr(PO4)3和K2Y1-xZr(P

4、O4)3∶xPr3+(0.01≤x≤0.05)，通過對K2YZr(PO4)3∶Pr3+系列樣品在UV-VUV激發(fā)下的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的分析測試，在Pr3+離子摻雜的K2YZr(PO4)3熒光粉中觀察到了一種新的光子級聯(lián)發(fā)射現(xiàn)象，這在234nm和147nm激發(fā)下的發(fā)射光譜中得到了驗證。該雙光子級聯(lián)發(fā)射過程中的第一步光子發(fā)射位于407nm，對應pr3+離子的1S0→1I6躍遷，屬于自旋允許的4f5d→4f2躍遷，第二步發(fā)射的光子在610n

5、m附近，歸屬于3P0→3H6躍遷，為自旋禁戒的4f2→4f2躍遷。實驗結果表明，在K2YZr(PO4)3∶pr3+中即使Pr3+離子150能級的能量高于4f15d1能級，雙光子級聯(lián)發(fā)射過程仍有可能實現(xiàn)。
　　 (3)采用高溫固相法成功合成了新型的K2YZr(PO4)3∶pr3+，Mn2+量子剪裁熒光粉，并研究了其在UV-VUV激發(fā)下的光譜性能并討論了可見光量子剪裁過程，結果表明歸屬于Mn2+離子6A1g_→4Eg-4A1g躍遷的

6、光子能量與Pr3+離子1S0→1I6躍遷發(fā)射的能量相匹配，因此當Mn2+離子作為共激活劑離子摻入K2YZr(PO4)3基質中后，能夠將Pr3+離子級聯(lián)發(fā)射過程中第一步發(fā)射的對應于1S0→1I6，3pJ躍遷的光子轉換成為Mn2+離子的紅光發(fā)射，而這一過程是通過Pr→Mn之間的能量傳遞實現(xiàn)的。通過對系列樣品量子效率的計算得出最佳量子效率可以達到126.3％左右。
　　 (4)對K2GdZr(PO4)3∶Er3+，Tb3+熒光粉中量子

7、剪裁效應的研究以及量子效率的計算結果表明，Er3+-Gd3+-Tb3+體系中三個發(fā)光中心之間可以通過合作能量的過程實現(xiàn)可見光量子剪裁，在這個能量傳遞過程中Gd3+起到了“中介”的作用，而Er3+→Gd3+之間能量傳遞過程的有效性決定了量子剪裁效應存在的可能性。該可見光量子剪裁熒光粉的最佳量子效率為110％。
　　 (5)研究了K2GdZr(PO4)3基質中Dy3+→Tb3+之間的能量傳遞過程，結果表明通過Dy3+砷Tb3+之間非