Tb～（3+）激活的荧光材料的真空紫外—紫外激发的发光特性

论文题目: Tb～（3+）激活的荧光材料的真空紫外—紫外激发的发光特性

论文类型: 硕士论文

论文专业: 凝聚态物理

作者: 陶怡

导师: 李岚,王达健

关键词: 真空紫外荧光材料,正磷酸盐,铝酸盐,基质吸收,能量传递,高温固相法,燃烧法

文献来源: 天津理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: VUV稀土荧光材料由于其在无汞荧光灯及等离子平板显示器中的应用,已成为近几年来发光材料研究的重点。而要在高能真空紫外激发下获得高效率的发光则是研究VUV荧光材料的主要目标。研究人员利用寻找在真空紫外区有强吸收的基质材料、稀土离子的强4f5d跃迁、稀土离子间的能量传递以及各种制备方法等研究手段来获取提高VUV荧光材料发光效率的有效途径。虽然目前已取得一些进展,但这方面的研究仍不够系统,因此我们应该重视这些基础研究工作,同时这方面工作的有效积累也会为研究获取高效可见光发射的量子剪裁现象打下良好的基础。本论文研究在VUV和短波UV激发下,稀土离子高能量区基质敏化、4f5d电子跃迁以及稀土离子之间高效能量传递的特性,同时通过改变制备条件及制备方法,来探寻获取提高VUV荧光材料发光效率的有效途径。本文的研究可得到以下创新点:1)研究了Tb3+离子掺杂的稀土正磷酸盐材料和铝酸盐材料处于真空紫外区的基质吸收带的激发特性（也称为基质敏化作用）以及Tb3+在不同基质中4f5d跃迁带的激发特性。指认了GdPO4、GdPO4:Tb3+激发光谱中基质吸收带位于130nm-165nm内,峰值位置在157nm处;首次发现了SrAl2O4:Tb3+材料在真空紫外区有较强的基质吸收,并指认了其激发光谱中基质吸收带位于约140-168nm的宽带范围内。在Tb3+的绿光发射激发光谱中观察到强基质吸收带,表明在这两种材料中基质与发光中心Tb3+之间有较强的能量传递,即发生了基质敏化作用。同时观察了GdPO4和SrAl2O4基质中Tb3+的4f5d跃迁吸收带位置。Tb3+在GdPO4基质中的4f5d跃迁吸收带位于173nm-240nm的范围内,在SrAl2O4基质中则位于205-260nm的范围内,峰值位置约在234nm。研究表明两种荧光材料的激发光谱均能很好的覆盖实际应用中惰性气体Xe放电辐射特征谱线（147nm,174nm）。2)研究了Gd3+、Tb3+、Er3+掺杂在稀土正磷酸盐和铝酸盐材料中的能量传递现象。（a）在监测GdPO4:Tb3+,SrAl2O4:Tb3+,Gd3+中Tb3+544nm发射的激发光谱中,观察到Gd3+在紫外区的特征激发峰,推断出这在两种体系中存在着Gd3+-Tb3+的能量传递,并建立了Gd-Tb能量传递模型。（b）在GdPO4:Er3+中,通过对其真空紫外及紫外激发下发射-激发光谱进行分析,推断出在此体系中存在着Gd3+-Er3+的能量传递,并建立了Gd-Er能量传递模型。3)在含氧酸盐GdPO4:Er3+,Tb3+中,考察了在真空紫外及紫外激发下Er使Tb3+可见光发射猝灭的可能原因:（ a ） Er3+的掺入消耗了激发能;（ b ）20000cm-1-40000cm-1范围内体系中存在Tb3+-Er3+的能量传递,使得Tb3+5D3的弱紫蓝光发射增强,而5D4绿光发射减弱;（c）在0～21000cm-1范围内,即Tb3+的5D4到其基态范围内,Er3+同时也存在着众多能级,对Tb3+离子的能量进行拦截,从而使得Tb3+的5D4绿光发射强度降低,发生绿色可见光猝灭。4)研究了不同合成方法制备出的SrAl2O4:Tb3+样品的晶相组成及真空紫外-紫外激发下荧光光谱的特性。（a）高温固相法中,在1250℃下可以合成主相为SrAl2O4相的基质材料。此外发现原料配比中微量的增加Al2O3的量并不影响生成物的在真空紫外及紫外激发下的发光性能,且生成的基质相是较纯的SrAl2O4相。但当Al2O3的相对摩尔量超过1.05mol增加到1.26mol时,生成物中出现Sr4Al4O2(Al10O23)、SrAl4O7的杂质相,降低了生成物的发光强度。（b）燃烧法中在700℃下,根据火箭推动剂计算法和氧化还原价计算法加入计算出的尿素量,将初步合成出的产物在1250℃下复烧1小时,获得了高效发光的SrAl2O4:Tb3+荧光材料,与完全高温固相法制备的SrAl2O4:Tb3+相比,其结晶程度更好,发光强度更高,且耗时短,粉末疏松,颗粒细小。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 真空紫外发光材料及其应用

第三节 VUV 荧光材料的改进途径

第四节 本论文的工作

第二章 基础理论

第一节 光致发光过程及其表征方法

第二节 稀土离子吸收激发能量及跃迁的方式

第三节 共振能量传递

第四节 某些稀土离子的发光特性

第五节 量子剪裁

第三章 实验

第一节 引言

第二节 材料的合成

第三节 样品结构表征和光谱测试

第四章 GdPO_4: Tb~(3+)在VUV－UV 激发下发光特性的研究

第一节 引言

第二节 GdPO_4:Tb~(3+)在紫外及真空紫外光激发下的发光特性

第三节 GdPO_4:Tb~(3+)的浓度实验及制备条件的研究

第四节 本章小结

第五章 铽激活铝酸盐发光材料的实验结果与讨论

第一节 高温固相法合成SrAl_2O_4:Tb~(3+)发光性能与相组成的关系

第二节 燃烧法制备SrAl_2O_4:Tb~(3+)

第三节 本章小结

第六章 能量传递

第一节 Gd~(3+)-Tb~(3+)的能量传递

第二节 Gd~(3+)-Er~(3+)的能量传递

第三节 Er~(3+)对Tb~(3+)的绿光猝灭作用

第四节 本章小结

第七章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间所参加的科研项目

致谢

发布时间: 2007-08-01

参考文献

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• [3].含钆化合物掺Pr3+，Dy3+或Tb3+能量传递及真空紫外荧光性质研究[D]. 张新国.北京交通大学2010
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