稀土摻雜的M2ZnSiO4(M=Na,K)基紅色發(fā)光材料的制備及發(fā)光特性.pdf

1、采用溶膠-凝膠法制備了稀土離子 Eu3+或Sm3+摻雜的M2ZnSiO4(M=Na，K)基紅色發(fā)光材料。用紅外光譜、X射線衍射、掃描電鏡、熒光光譜等對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌及發(fā)光特性進行了表征，探究了助熔劑 H3BO3用量和激活離子（Eu3+，Sm3+）摻量對樣品熒光性能的影響，并討論了激活劑的濃度猝滅機理。
　　用溶膠-凝膠法合成了紅色熒光粉 Na2ZnSiO4: Eu3+。所得樣品屬單斜晶系，形貌類似于橢球。樣品的激發(fā)光譜主要由位于

2、350～550 nm的一組銳線峰構(gòu)成，激發(fā)主峰位于465 nm處，對應(yīng) Eu3+的7F0→5D2特征吸收躍遷。在465 nm的藍光激發(fā)下發(fā)出強烈的紅光，發(fā)射峰的峰位依次為701、653、613、591和578 nm，分別歸屬于Eu3+的5D0→7FJ（J=4,3,2,1,0）躍遷，最強發(fā)射峰位于613 nm處，屬于Eu3+的5D0→7F2發(fā)射躍遷。樣品的發(fā)光強度隨 Eu3+摻雜量的增大先增后減，當(dāng) Eu3+的摻雜濃度為5％時，熒光強度最

3、大。加入助熔劑 H3BO3能夠有效提高樣品的發(fā)光強度，H3BO3的最適用量為0.8%。
　　以 H3BO3作助熔劑，用溶膠-凝膠法合成了橙紅色熒光粉Na2ZnSiO4: Sm3+。制得的Na2ZnSiO4: Sm3+為單斜晶系，粒徑尺寸大約為2μm。樣品的激發(fā)光譜由330～550 nm波長范圍內(nèi)的一系列線狀激發(fā)峰組成。采用404 nm的近紫外光作激發(fā)光源，發(fā)射光譜主要由3個峰構(gòu)成，峰值分別為650 nm,604 nm和566 nm

4、，歸屬于Sm3+的4G5/2→6H9/2，4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H5/2躍遷，主發(fā)射峰位于604 nm（4G5/2→6H7/2）處，呈現(xiàn)橙紅光。隨著 Sm3+摻量的增加，樣品的發(fā)光強度先增大后減小，Sm3+的最佳摩爾摻量為3%，由Dexter理論分析表明其濃度猝滅機理為電偶極-電偶極相互作用。當(dāng) H3BO3的摻雜量為1.5%時，樣品的熒光強度達最大值，隨后逐漸減小。
　　以 Eu3+作激活劑，用溶膠-凝膠法制備了紅

5、色熒光粉 K2ZnSiO4:Eu3+。所得熒光粉屬于正交晶系，樣品顆粒呈較規(guī)則的多面體。激發(fā)光譜主要包括5個銳線峰，屬于Eu3+的f→f特征躍遷，最強激發(fā)峰與較強激發(fā)峰分別位于465 nm（7F0→5D2）和393 nm（7F0→5L6）處。樣品在藍光或近紫外激發(fā)下發(fā)射紅光，主發(fā)射峰的中心波長為617 nm。在實驗測試的濃度區(qū)間內(nèi)，沒有產(chǎn)生濃度猝滅現(xiàn)象，由不同 Eu3+摻雜濃度樣品的XR D圖譜分析可知：當(dāng) Eu3+摻量高于6%時，產(chǎn)生

6、 ZnSiO3與 Zn2SiO4雜質(zhì)相，繼續(xù)增大 Eu3+的摻量，雜質(zhì)峰強度均增大，但主晶相 K2ZnSiO4的衍射峰逐漸減小，確定 Eu3+的最適摻量為6%。
　　用溶膠-凝膠法制備了適用于白光 LED的橙紅色熒光粉K2ZnSiO4:Sm3+。分析 X射線衍射數(shù)據(jù)可知，摻雜少量 Sm3+的熒光粉主晶相為 K2ZnSiO4，屬正交晶系結(jié)構(gòu)，空間群為 Pca21(29)。樣品在403 nm的近紫外光激發(fā)下，發(fā)射光譜中較為顯著的發(fā)射峰