幾種氧化物體系稀土摻雜的材料制備與發(fā)光特性研究.pdf

1、本文采用高溫固相法合成了Ba4(Si3O8)2∶Eu2+，R13+(R13+=Ho3+、Dy3+、Nd3+)、Ba2ZnSi2O7∶ Eu2+, R23+(R23+=Ho3+、Pr3+、Dy3+)、Ba2ZnSi2O7∶ Ce3+,Tb3+和CaMgP2O7∶Ce3+，Tb3+多種體系發(fā)光材料。通過XRD衍射分析確認了合成樣品的物相結(jié)構(gòu)，采用漫反射光譜、激發(fā)與發(fā)射光譜、熒光壽命分析以及余輝衰減等手段表征材料的發(fā)光特性，采用熱釋光譜分析來

2、研究材料內(nèi)部載流子陷阱的特點。具體工作如下:
　　(1)實驗研究了三價稀土離子RE3+(RE=Ho、Dy、Nd、Pr、Gd)共摻雜的Ba4(Si3O8)2∶Eu2+體系，不同角度表明這些三價稀土離子的共摻雜沒有引入新的發(fā)光中心，仍然以Eu2+為發(fā)光中心。Gd3+或Pr3+的共摻雜對體系的熒光和余輝屬性沒有明顯的影響;Dy3+共摻的樣品余輝與Eu2+單摻雜體系相比明顯增強，肉眼可見的發(fā)光時間可以延續(xù)至半小時左右;Nd3+共摻雜可以同

3、時增強樣品的熒光和余輝發(fā)射，肉眼可見的發(fā)光時間可以延長至一小時左右;而Ho3+共摻的樣品的余輝又明顯強于Dy3+、Nd3+共摻的樣品的余輝，時間長達10小時以上。余輝測量結(jié)果顯示，共摻雜Ho3+的樣品初始余輝強度達到3cd/m2。對不同樣品進行了熱釋光測量和實驗分析，發(fā)現(xiàn)Ba4(Si3O8)2∶Eu2+，Dy3+體系具有較深的載流子陷阱，對載流子有較強的束縛，在等待時間為10小時的情況下，還有一半的載流子被束縛在深陷阱之中，因而對余輝是

4、不利的，但是卻有可能作為一種儲能材料被開發(fā)利用。發(fā)現(xiàn)Ba4(Si3O8)2∶Eu2+，Nd3+體系陷阱釋放載流子的過程為二階動力學過程，載流子的二次捕獲對延長余輝時間起到了重要作用。發(fā)現(xiàn)Ba4(Si3O8)2∶Eu2+，Ho3+體系中存在多種相近能級疊加而成的能帶，具有對余輝有利的陷阱深度，同時具有較高的載流子濃度，因而表現(xiàn)出優(yōu)異的余輝特性。
　　(2)采用高溫固相法合成了長余輝發(fā)光材料Ba2ZnSi2O7∶Eu2+和Ba2ZnS

5、i2O7∶Eu2+，RE3+(RE∶ Ho，Pr，Dy)，所有樣品均呈現(xiàn)Eu2+的寬帶發(fā)射，峰位在505nm，Ho3+、Pr3+、Dy3+的共摻對Eu2+的發(fā)射強度有明顯的抑制作用。單摻雜的Ba2ZnSi2O7∶Eu2+具有余輝現(xiàn)象，余輝持續(xù)時間為15分鐘左右，共摻Ho3+可以大幅增長余輝時間至1小時，而共摻Dy3+則明顯縮短余輝時間，共摻Pr3+對余輝屬性沒有明顯改變。熱釋光分析表明，樣品BZED內(nèi)部的陷阱深度為1.252eV，對捕獲

6、載流子束縛過強，不利于載流子的釋放發(fā)光，而樣品BZEH即具有合適的陷阱深度(0.854eV)，又具有較高的陷阱濃度，這些條件均對余輝屬性有利，因而表現(xiàn)出較強的余輝和較長的余輝時間。
　　(3)采用高溫固相法制備了Ce3+、Tb3+稀土離子單摻雜和共摻雜的Ba2ZnSi2O7熒光粉體系，深入研究了該體系的熒光屬性和能量傳遞特點。在紫外激發(fā)條件下(352nm)，Ba1.98-xZnSi2O7∶0.02Ce3+，xTb3+的發(fā)射既包含C