Eu2、Eu3+和Mn2+摻雜Na2CaMg(PO4)2的發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土離子摻雜的材料在發(fā)光顯示、生物醫(yī)學(xué)和激光器件等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。稀土離子摻雜磷酸鹽發(fā)光具有極好的熱穩(wěn)定性歸因于PO4四面體的剛性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此越來越引起人們的重視。
　　 本文首先選擇了Na2CaMg(PO4)2磷酸鹽作為基質(zhì)材料，用高溫固相法合成了Eu2+，Eu3+和Mn2+摻雜的Na2CaMg(PO4)2熒光粉，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，詳細(xì)研究了這些樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜、發(fā)光衰減、發(fā)光的熱穩(wěn)定性和潛在的應(yīng)用。

2、>　　 第三章，通過高溫固相法合成了Eu2+摻雜的Na2CaMg(PO4)2藍(lán)色熒光粉。采用電子顯微鏡(SEM)、X射線粉末衍射(XRD)、熒光光譜和熒光衰減等分析手段研究了發(fā)光粉的形貌、晶體結(jié)構(gòu)、光致發(fā)光性能和熒光衰減壽命。結(jié)果表明Na2CaMg(PO4)2是類似于Ca3Mg(SiO4)2(鎂硅鈣石)結(jié)構(gòu)的正磷酸鹽化合物，空間群為P21/c，Z=4。其熒光粉可以被近紫外光有效激發(fā)。通過對(duì)發(fā)光光譜的研究顯示Eu2+在樣品晶格中有兩個(gè)發(fā)

3、光中心。Na2CaMg(PO4)2: Eu2+熒光粉具有很高的發(fā)光猝滅溫度，到150℃發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)于初值10K僅下降了8％;并且隨著溫度的升高發(fā)光色度穩(wěn)定。這些表明Na2CaMg(PO4)2:Eu2+熒光粉有很好的熱穩(wěn)定性。
　　 第四章，使用激光位置選擇激發(fā)和發(fā)射技術(shù)探討了基于Eu3+離子的光譜探針信息，分析了該材料中的局域結(jié)構(gòu)的特征及對(duì)發(fā)光性質(zhì)的影響。其激發(fā)和發(fā)射光譜分析表明:激發(fā)光譜在220-300nm之間出現(xiàn)一寬吸收帶(

4、,)歸屬于O2-_Eu3+之間的電荷遷移帶，300nm以后出現(xiàn)的銳線峰為Eu3+的f-f躍遷吸收峰，其最強(qiáng)銳線峰位于393nm，對(duì)應(yīng)于Eu3+的基態(tài)到5L6激發(fā)態(tài)躍遷吸收。發(fā)射光譜由兩個(gè)強(qiáng)發(fā)射峰組成，分別位于585nm、592nm和610nm、618nm處，屬于典型的Eu3+的5D0→7F1和5D0→7F2躍遷。
　　 第五章，用高溫固相法制備了Na2CaMg1-xMnx(PO4)2(x=0.05～1.0)一系列熒光粉，XRD顯

5、示當(dāng)Mn2+摻雜值x=0.05～0.3時(shí)為低溫單斜α-相;x值在0.3到0.5之間時(shí)，樣品包含兩個(gè)相，α-相和β-相;當(dāng)0.65≤x≤1.0時(shí)，樣品只形成β-相。隨著Mn2+的摻雜濃度的增加晶格體積會(huì)發(fā)生收縮;而且當(dāng)Mn2+離子摻雜值x=0.05-1.0時(shí)，Na2CaMg1-xMnx(PO4)2(x=0.05～1.0)的發(fā)射波長向長波長方向移動(dòng)，其發(fā)光壽命從21 ms到7.5 ms變小。當(dāng)Mn2+摻雜濃度增加，CIE色度坐標(biāo)(x，y)從

6、橙紅色(0.6，0.4)(x=0.05)到深紅色(0.68，0.3)(x=1.0)變化，發(fā)光顏色的差異可以歸因于Mn2+離子周圍化學(xué)環(huán)境的不同。詳細(xì)分析了晶體結(jié)構(gòu)和光譜之間的關(guān)系。通過對(duì)CIE坐標(biāo)和Mn2+離子發(fā)光衰減（壽命）的研究，以進(jìn)一步探討其潛在的應(yīng)用。
　　 第六章，利用真空紫外光譜研究了Ce3+離子的光譜特性，證明從基質(zhì)到Ce3+離子間有能量的傳遞。用VUV激發(fā)熒光粉顯示一寬的藍(lán)發(fā)射帶，其最大波長在385nm。147

7、nm激發(fā)下，在Na2CaMg(PO4)2: Ce3+發(fā)射光譜中顯示有雙峰，這是由于2F軌道劈裂成2F5/2和2F7/2兩個(gè)軌道。討論了發(fā)光光譜參數(shù)如Ce3+離子的重心、基質(zhì)吸收、晶體場分裂和Stokes位移等。
　　 本論文創(chuàng)新點(diǎn)是系統(tǒng)研究了Eu2+、Eu3+和Mn2+摻雜Na2CaMg(PO4)2的結(jié)構(gòu)、發(fā)光性能及其發(fā)光的衰減特征;首次利用Eu3+離子的激光位置選擇激發(fā)和發(fā)射光譜技術(shù)研究了Na2CaMg(PO4)2的微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)