稀土Eu3+、Tb3+摻雜的以BaO、ZnO、TiO2、SiO2不同組合為基質(zhì)的發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì).pdf

1、目前，以摻稀土離子Eu3+或Tb3+為激活劑制備的紅色和綠色熒光粉已成為LED器件中紅、綠、藍(lán)三基色中發(fā)紅色和綠色光的主要成份，所以，選擇不同的基質(zhì)制備摻稀土Eu3+或Tb3+發(fā)光材料的研究已成為發(fā)光材料研究的熱點(diǎn)之一。實(shí)驗(yàn)分別選取BaO-TiO2-3SiO2、BaO-TiO2、BaO-3SiO2、ZnO-TiO2-3SiO2、ZnO-TiO2、ZnO-3SiO2為基質(zhì)，分別摻入Eu3+或Tb3+，制備2個(gè)三元體系、4個(gè)二元體系的發(fā)光材

2、料，并通過DTA-TG、IR、XRD、SEM、Uv-vis、激發(fā)和發(fā)射譜圖對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了研究。
　　首先，選取不同原料(Ba(Ac)2、Ba(NO3)2)及不同制備方法（燃燒法、溶膠-凝膠法）制備發(fā)光材料，研究了這些因素對(duì)材料結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)的影響。確定采用Ba(Ac)2試劑制備的發(fā)光材料主要是非晶態(tài);采用Ba(NO3)2試劑制備發(fā)光材料主要以晶體結(jié)構(gòu)存在。而晶型材料的形成更有利于稀土離子的摻雜，也有利于稀土離子的發(fā)光

3、。同樣，采用燃燒法制備的材料，顆粒較大，摻雜的均勻性較差，團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，使稀土離子之間的距離或遠(yuǎn)或近，在能量傳遞過程中，易產(chǎn)生交叉馳豫等能量損耗，使材料的發(fā)光強(qiáng)度減弱。而溶膠-凝膠法制備的發(fā)光材料，稀土離子能夠在材料中均勻分布，在能量傳遞過程中，可有效降低能量損耗，從而使發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)。
　　其次，根據(jù)確定的實(shí)驗(yàn)條件，制備了摻稀土Eu3+或Tb3+的以BaO-TiO2-3SiO2、BaO-TiO2、BaO-3SiO2、ZnO-TiO

4、2-3SiO2、ZnO-TiO2、ZnO-3SiO2為基質(zhì)的6大類發(fā)光材料。IR光譜顯示，在有TiO2、SiO2為基質(zhì)的材料中主要存在Si-O-Si、Si-O-Ti、Ti-O鍵，并且其特征吸收峰的位置隨著退火溫度的變化發(fā)生紅移或藍(lán)移現(xiàn)象。XRD確定基質(zhì)組成不同，材料的晶型也不同，結(jié)合發(fā)射光譜測試結(jié)果確定，制備的BaO-TiO2∶Eu3+紅色熒光粉發(fā)光效率最大，說明BaTiO3晶體結(jié)構(gòu)有利于Eu3+的摻雜，也有利于Eu3+的發(fā)光;而制備的

5、ZnO-3SiO2∶Tb3+的綠色熒光粉發(fā)光效率最大，說明非晶態(tài)結(jié)構(gòu)更有利于Tb+的摻雜，更有利于Tb3+的發(fā)光。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，有BaO參與的基質(zhì)材料中，Eu+的發(fā)光比有ZnO參與的基質(zhì)發(fā)光性能好;而ZnO參與的基質(zhì)材料中更有利于Tb3+的摻雜和發(fā)光。
　　第三，激發(fā)和發(fā)射光譜測試發(fā)現(xiàn)，只要基質(zhì)中有TiO2參與，摻入的Tb3+就不發(fā)光，而摻入Eu3+，最佳激發(fā)波長由常用的395nm變?yōu)?65nm。通過固體紫外測試并結(jié)合TiO2的性質(zhì)，

6、對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。由于TiO2具有強(qiáng)烈吸收紫外線的能力，而Tb3+的發(fā)光主要是吸收377nm紫外光為能量，這恰好處于TiO2所吸收紫外光的范圍內(nèi)，即提供給Tb3+吸收的377nm紫外光，絕大部分被TiO2吸收，以非輻射形式消耗，所以，有TiO2參與的氧化物復(fù)合基質(zhì)中，摻雜Tb3+后所制備的發(fā)光材料會(huì)發(fā)生猝滅現(xiàn)象。而Eu3+的特征激發(fā)波長為紫外光區(qū)395nm和可見光區(qū)的465nm，395nm的紫外光同樣被TiO2吸收，而465nm的可見