鎵酸鹽基質(zhì)稀土離子和金屬離子摻雜發(fā)光材料性能的研究.pdf

1、本論文通過高溫固相法合成了稀土離子和金屬離子摻雜的鎵酸鹽體系的發(fā)光材料并研究了材料的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能。使用X射線粉末分析儀測試分析了發(fā)光材料的晶體結(jié)構(gòu)。光學(xué)性能則通過熒光光譜儀、熱釋光譜儀和單光子計數(shù)器進行測試分析。獲得的研究成果如下:
　　(1)首次使用高溫固相法制備了斜方晶系的CaGa2O4∶Eu3+紅色熒光粉材料，并研究了其物相結(jié)構(gòu)，激發(fā)和發(fā)射光譜以及內(nèi)部的能量傳遞機制。結(jié)果表明，CaGa2O4∶Eu3+熒光粉材料在255

2、 nm的紫外光激發(fā)下其發(fā)射光譜有兩個發(fā)射帶:1）弱基質(zhì)的發(fā)射介于420-550 nm;2）線狀Eu3+的特征發(fā)射位于550-750 nm，其主峰分別為578 nm，586 nm和597 nm，612nm和617nm，655nm以及702nm，分別屬于Eu3+的5D0-7F0，5D0-7F1，5D0-7F2，5D0-7F3和5D0-7F4特征躍遷，其中5D0-7F2躍遷(617nm)最強，屬于電偶極躍遷。摻雜后Eu3+離子占據(jù)扭曲的非反演

3、對稱中心的格位。通過對發(fā)射峰和離子濃度的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Eu3+的摻雜濃度為0.04時，發(fā)射強度最大。當(dāng)摻雜大于該濃度時，發(fā)射強度減弱，出現(xiàn)濃度猝滅現(xiàn)象。激發(fā)光譜中Ga-O電荷遷移帶(CTB)位于280 nm，基質(zhì)的寬帶發(fā)射和Eu3+離子的特征激發(fā)峰有部分重疊，表明CaGa2O4基質(zhì)和Eu3+離子間可能存在能量傳遞，通過低摻雜(0.002)和高摻雜(0.04)樣品在255nm激發(fā)下的發(fā)射光譜的對比，該能量傳遞抑制了基質(zhì)發(fā)射從而增強摻雜離子

4、的發(fā)射。此外，通過比較（CaGa2O4和Eu2O3）的機械混合樣品和高溫固相法得到的CaGa2O4∶Eu3+樣品的發(fā)射光譜，進一步證明了能量傳遞的存在。
　　(2)長余輝發(fā)光材料由于新的應(yīng)用而引起了廣泛的研究興趣。一方面可應(yīng)用于白光LED有效克服頻閃，另一方面也可以應(yīng)用于生物活體探針研究分子的動態(tài)學(xué)過程。本文在前人關(guān)于ZnGa2O4∶Cr3+紅色長余輝發(fā)光材料的研究基礎(chǔ)上，通過Si4+離子的共摻雜，研究了Si4+摻雜對ZnGa2O

5、4∶Cr3+熒光粉光致發(fā)光特性和余輝性能的影響。熱釋發(fā)光曲線的擬合結(jié)果表明Si4+摻雜使作為陷阱中心的鋅空位的數(shù)量產(chǎn)生變化。當(dāng)Si4+的摻雜量為0.01時，鋅空位的數(shù)量最多，樣品的余輝性能最好。最后，在前人的研究基礎(chǔ)上，通過綜合分析樣品的發(fā)射光譜、余輝衰減曲線、熱釋發(fā)光曲線，我們推測隨著Si4+摻雜量的增加，鋅空位先是增多，達到飽和后逐漸減少，此外，Si4+優(yōu)先占據(jù)鋅空位，然后取代Ga3+離子的格位，Gα(·)Zn反位缺陷隨著Si4+的