Pr3+和Tb3+的4fn-15d組態(tài)到Gd3+的4f7組態(tài)的能量傳遞以及基質(zhì)敏化的研究.pdf

1、真空紫外光激發(fā)稀土發(fā)光材料主要應(yīng)用于等離子體顯示器和無(wú)汞熒光燈。近些年，為了獲得新型高效的真空紫外光激發(fā)稀土發(fā)光材料，關(guān)于稀土離子4fn-15d組態(tài)從理論到實(shí)驗(yàn)都開(kāi)展了大量研究。能量傳遞在提高稀土發(fā)光材料發(fā)光效率方面起著非常重要的作用，而有關(guān)稀土離子高能態(tài)的能量傳遞研究相對(duì)較少。稀土離子4f-15d組態(tài)對(duì)真空紫外光具有較強(qiáng)的吸收，因此，研究4fn-15d組態(tài)到發(fā)光中心的能量傳遞對(duì)于提高發(fā)光材料在真空紫外光激發(fā)下的發(fā)光效率有重要意義。本論

2、文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.重點(diǎn)研究了(La，Gd)PO4∶Tb3+在真空紫外光激發(fā)下的發(fā)光性質(zhì)及Tb3+和Gd3+兩種稀土離子之間的能量傳遞過(guò)程。因壽命較短Tb3+4f75d態(tài)到其它離子的能量傳遞鮮有報(bào)道。通過(guò)研究不同條件下(La，Gd)PO4∶Tb3+的激發(fā)光譜、發(fā)射光譜以及衰減曲線(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)Tb3+4f75d態(tài)到Gd3+存在能量傳遞，并且隨著Gd3+濃度的升高，傳遞效率不斷增大。并計(jì)算了Gd3+濃度為99mol％時(shí)

3、，Tb3+4f75d到Gd3+的能量傳遞效率為73％。另外，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Gd3+濃度較低時(shí)，在Tb3+4f75d態(tài)激發(fā)下，Gd3+6P7/2態(tài)的壽命比在Gd3+6IJ態(tài)激發(fā)下的要短;但隨著Gd3+濃度的提高，不同激發(fā)下的衰減的差別逐漸縮小，當(dāng)Gd3+濃度為30mol％時(shí)，衰減趨于一致。主要原因是在Tb3+4f75d激發(fā)下，發(fā)光的Gd3+周?chē)穗S機(jī)分布的Tb3+之外，在近鄰還有一個(gè)將激發(fā)能傳遞給Gd3+后回到基態(tài)的Tb3+;隨著Gd3+濃度的

4、升高，Gd3+之間發(fā)生了能量遷移，從而使不同離子激發(fā)下發(fā)光Gd3+周?chē)鶷b3+的分布趨于一致。對(duì)不同離子激發(fā)下的能量傳遞過(guò)程建立了物理模型，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合。
　　2.在K2GdF5∶Pr3+中，Pr3+4f5d態(tài)底位于1S0態(tài)的下方，Pr3+4f5d態(tài)到Gd3+6IJ/6DJ態(tài)存在高效的能量傳遞。當(dāng)Eu3+共摻入K2GdF5∶Pr3+后，Pr3+4f5d態(tài)將激發(fā)能通過(guò)Gd3+傳遞給Eu3+，Gd3+在能量傳遞過(guò)程中起到了重

5、要的中間體的作用。當(dāng)Eu3+濃度為5.0mol％時(shí)，計(jì)算得到Gd3+到Eu3+能量傳遞效率為96.6％。并發(fā)現(xiàn)Eu3+5D2,3態(tài)的壽命隨著Pr3+濃度的升高不斷減小，而5D0,1態(tài)的壽命保持不變，提出了Pr3+與Eu3+之間潛在的交叉弛豫能量傳遞途徑。同時(shí)利用計(jì)算機(jī)模擬了在Pr3+4f5d和Gd3+6IJ激發(fā)下發(fā)光的Eu3+周?chē)鶳r3+的概率分布。發(fā)現(xiàn)由于K2GdF5中Gd3+格位具有一維鏈狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在Pr3+4f5d激發(fā)下發(fā)光的E

6、u3+周?chē)鶳r3+在小于10nm范圍內(nèi)的概率分布大于Gd3+激發(fā)時(shí)Pr3+的概率分布，導(dǎo)致Pr3+和Eu3+之間交叉弛豫速率更大，從而解釋了Pr3+4f5d激發(fā)下Eu3+5D0,1/5D2，3發(fā)光強(qiáng)度積分比值大于Gd3+激發(fā)下比值的原因。
　　3.研究了Na3Y(BO3)2∶Tb3+和Na3Gd(BO3)2∶Tb3+中基質(zhì)到Tb3+的能量傳遞過(guò)程。兩種材料中均存在基質(zhì)到Tb3+的能量傳遞。在Na3Y(BO3)2∶Tb3+中，基質(zhì)激

7、發(fā)能直接傳遞給Tb3+;而在Na3Gd(BO3)2∶Tb3+中，基質(zhì)激發(fā)能主要先傳遞給Gd3+再傳遞給Tb3+。另外，發(fā)現(xiàn)Tb3+4f75d到Gd3+也存在能量傳遞。在基質(zhì)激發(fā)下，Na3Gd(BO3)2∶10mol％Tb3+的相對(duì)發(fā)光效率要高于Na3Y(BO3)2∶10molTb3+（此濃度下均未發(fā)生濃度猝滅），表明Gd3+在基質(zhì)到Tb3+的能量傳遞過(guò)程中起到了重要的橋梁作用，提高了基質(zhì)到Tb3+的能量傳遞效率。
　　4.主要研究

8、了Ba3Gd(PO4)3∶Eu3+中O-Eu電荷遷移態(tài)，Gd3+和Eu3+之間的能量傳遞過(guò)程。首先，觀察到了O-Eu電荷遷移態(tài)到Gd3+的能量傳遞。另外，Gd3+到Eu3+也存在能量傳遞，并得到了Gd3+6P7/2的發(fā)光壽命及Gd3+到Eu3+能量傳遞效率隨Eu3+濃度的變化曲線(xiàn)。隨著Eu3+濃度的升高，Gd3+到Eu3+的傳遞效率不斷增加，當(dāng)濃度為15.0mol％時(shí)，傳遞效率為96.8％。隨著Eu3+濃度的升高，Eu3+5ID0態(tài)的壽