Eu3+摻雜稀土硼酸鹽REBaB9O16(RE=稀土離子,Y)的發(fā)光光譜研究.pdf

1、硼酸鹽具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、較高的熒光發(fā)光效率和較低的合成溫度,因而稀土摻雜的硼酸鹽發(fā)光材料一直備受關(guān)注。Eu3+是最主要的紅發(fā)光激活離子,在照明和顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。Eu3+作為結(jié)構(gòu)探針離子,微小的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)變化在其選擇激發(fā)和發(fā)射光譜上會(huì)得到不同的3D0→7F0躍遷,對(duì)應(yīng)不同的發(fā)光光譜和衰減變化。利用這一特點(diǎn),可以研究稀土離子所處的結(jié)晶學(xué)環(huán)境,分析基質(zhì)中不同發(fā)光中心的格位對(duì)稱(chēng)性,進(jìn)而給出微結(jié)構(gòu)的信息。
　　 本

2、文以REBaB9O16(RE=La,Gd,Sm和Y)為基質(zhì)材料,采用高溫固相反應(yīng)制備了紅發(fā)光熒光粉REBaB9O16:Eu3+,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,詳細(xì)研究了激發(fā)和發(fā)射光譜、發(fā)光衰減、發(fā)光熱穩(wěn)定性和作為白發(fā)光二極管(Light emission diode,LED)熒光粉的潛在應(yīng)用；利用結(jié)構(gòu)探針離子Eu3+的激光位置選擇激發(fā)和發(fā)射光譜技術(shù),分析了Eu3+離子在EuBaB9O16中的結(jié)晶學(xué)位置特征。用XRD和FT-IR等方法研究了稀土硼

3、酸鹽REBaB9O16的結(jié)構(gòu)組成,分析了晶格參數(shù)及其變化等。結(jié)果表明REBaB9O16為六方結(jié)構(gòu)。晶胞體積的變化遵循鑭系收縮的規(guī)律(Y

4、2→Eu3+的電荷遷移帶和Eu3+離子的f-f躍遷,激發(fā)光譜可以很好地匹配InGaN基LED芯片的近紫外光發(fā)光。從發(fā)光光譜看出REBaB9O16:Eu3+能發(fā)出強(qiáng)烈的紅光(614 nm),來(lái)自Eu3+離子的5D0→7F2的電偶極躍遷；其發(fā)光強(qiáng)度隨著濃度的提高而提高;并且隨著濃度的升高發(fā)光色度穩(wěn)定。系統(tǒng)研究了EuBaB9O16熒光粉的發(fā)光特征,采用XRD、SEM表征其結(jié)構(gòu)及微觀形貌。結(jié)果表明EuBaB9O16為六方結(jié)構(gòu),其結(jié)晶粒度大小為3

5、-5μm。激發(fā)光譜表明它能在近紫外(365 nm)激發(fā)下發(fā)出強(qiáng)烈的紅光,來(lái)自Eu3+離子的5D0→7F2的電偶極躍遷。常溫下EuBaB9O16熒光粉的熒光衰減曲線呈單指數(shù)特性,衰減時(shí)間為2.03 ms。此外,EuBaB9O16的發(fā)光具有很高的猝滅溫度和色度熱穩(wěn)定性,它的發(fā)光強(qiáng)度比Eu3+摻雜的LaBaB9O16和GdBaB9O16高。所以EuBaB9O16可以作為潛在的紅發(fā)光材料應(yīng)用到白光LED中。系統(tǒng)研究了EuBaB9O16熒光粉的微

6、結(jié)構(gòu)特征。利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,分析了該材料中局域結(jié)構(gòu)的特征及其對(duì)發(fā)光性質(zhì)的影響、Eu3+在不同溫度下的衰減特征。歸屬于7F0→5D0的躍遷說(shuō)明Eu3+在EuBaB9O16中有三個(gè)位置,分別為A(575.2 nm),B(578.7 nm)和C(579.2 nm)；在不同Eu位置激發(fā)下的發(fā)射圖譜說(shuō)明5D0→7F1和5D0→7F2的發(fā)光強(qiáng)度之比基本相同,通過(guò)熒光衰減曲線可以算出這三個(gè)位置的衰減

7、時(shí)間幾乎相同。位置選擇發(fā)射光譜和衰減曲線表明:在EuBaB9O16中三個(gè)Eu3+晶體學(xué)位置周?chē)沫h(huán)境非常類(lèi)似。在Eu3+(C)位置下由5D0→7F0選擇激發(fā)下的衰減曲線在一開(kāi)始階段呈現(xiàn)快速衰減,然而同樣情況在Eu3+(A)位置下卻呈上升趨勢(shì)。這說(shuō)明在5D0→7F0選擇激發(fā)下Eu3+(C)位置下的能量部分遷移到了Eu3+(A)。在15 K時(shí),在575.2 nm(A位置)和579.2 nm(C位置)激發(fā)下的發(fā)射光譜幾乎完全一樣。這說(shuō)明在Eu

8、3+(A)和Eu3+(C)位置之間存在著能量遷移。歸屬于5D0→7F2的三個(gè)發(fā)射峰和歸屬于5D0→7F1的兩個(gè)發(fā)射峰表明Eu3+的晶體場(chǎng)對(duì)稱(chēng)性為六方C3或C3v對(duì)稱(chēng)；Eu3+離子之間的距離較長(zhǎng)且Eu3+離子均勻地分布在EuBaB9O16中并且高度有序,這使得EuBaB9O16的發(fā)光濃度猝滅效應(yīng)很小并且發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光色度保持了很好的熱穩(wěn)定性。
　　 本文創(chuàng)新點(diǎn)是系統(tǒng)研究了稀土硼酸鹽REBaB9O16:Eu3+(RE=La,Gd,S