二氧化硅稀土發(fā)光材料的制備及性能研究.pdf

1、分別采用溶膠—凝膠法(sol—gel)和水熱反應(yīng)制備了摻雜Eu的SiO2干凝膠、發(fā)光薄膜，通過熒光(PL)光譜、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、紅外吸收譜(IR)等現(xiàn)代分析手段對樣品進(jìn)行了表征，研究了前驅(qū)液配比、摻雜濃度、退火溫度等對材料微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌及發(fā)光性能的影響，并對其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了分析。 經(jīng)溶膠—凝膠法制備的干凝膠樣品，摻雜均勻，顆粒尺寸在50-80nm，硼(B)離子進(jìn)入SiO2網(wǎng)格，

2、形成了Si—O—B鍵，改變了基質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。采用258nm激發(fā)時，隨著退火溫度的升高，紅光發(fā)射強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，經(jīng)800℃退火處理樣品的紅光發(fā)射最強(qiáng)，出現(xiàn)了576nm(5D0→7F0)，620nm(5D0→7F2)，658nm(5D0→7F3)3條譜線，其中主峰位于620nm紅光發(fā)射，對應(yīng)于Eu3+離子的5D0→7F2超靈敏躍遷。隨著退火溫度的升高，藍(lán)光發(fā)射強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，經(jīng)850℃退火的樣品400-500nm藍(lán)光發(fā)射最強(qiáng)，歸屬于Eu

3、2+的5d→4f的躍遷發(fā)射，證明在鋁離子(Al3+存在的情形下，在高溫退火過程中，使得Eu3+還原成Eu2+，從而得到了較強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)射。經(jīng)1450℃真空退火處理的樣品，隨著摻雜濃度的增加藍(lán)光發(fā)射先增強(qiáng)后減弱，并且譜線產(chǎn)生了紅移，當(dāng)Eu摻雜量x=0.4％時，其藍(lán)光發(fā)射強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)。 經(jīng)溶膠—凝膠法制備的薄膜樣品表面均勻，表面起伏較小，退火處理有助于改善薄膜的表面均勻度。在紫外光激發(fā)下，出現(xiàn)了比較少見的雙峰紅光發(fā)射，5D0→7F2躍

4、遷發(fā)射最強(qiáng)，說明Eu3+離子處在對稱性較低的配位環(huán)境中。退火處理溫度對薄膜樣品的發(fā)射光譜影響很大，經(jīng)900℃退火處理樣品發(fā)射強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)。 采用水熱法制備的薄膜表面粗糙度較大，以262nm激發(fā)樣品，在615nm和674nm處出現(xiàn)了雙峰發(fā)射，經(jīng)850℃退火處理的樣品光發(fā)射最強(qiáng)，摻Al離子的發(fā)光薄膜，發(fā)射強(qiáng)度明顯下降。以258nm激發(fā)干凝膠樣品，出現(xiàn)615nm的紅光發(fā)射和578nm的橙黃色發(fā)射，隨著退火溫度的升高發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，經(jīng)