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本课题基于稀土基发光材料在照明、显示以及光通信等方面的应用,研究了不同缺陷形态对稀土发光材料的形貌、结构和发光性能等的影响。在YAG纳米粉体中引入过量的Y,进入Al原子位置,形成反位缺陷YAl,16a,研究反位缺陷对YAG发光性能的影响。不同稀土离子不同掺杂浓度的YAG透明陶瓷在不同温度下的交流阻抗谱,可以区分载流子的种类,判断晶粒、晶界和电极界面等对材料导电性能的不同贡献,结合折射率与介电常数的关系,分析影响陶瓷性能因素。β-NaYF4引入OH-取代F-,研究混合阴离子配位环境对材料的形貌、生长机制、晶体结构和发光性能的影响,实现通过组分对发光材料性能的调控,探索了这些体系在作为基础发光研究对象或潜在的闪烁荧光材料中的应用。 采用Pechini溶胶凝胶法合成了非化学计量比Y3+3xAl5O12+4.5x系列样品。粉末XRD和元素分析测试暗示了反位缺陷的形成。EXAFS证实有第三种Y配位的存在。Y3+3xAl5O12+4.5x系列样品X射线激发发射谱和真空紫外发射谱表明,样品发光强度随着Y含量增加而增加,发光峰位有三种,分别是3.05 eV(F+),3.27 eV(纳米粉体特征峰)和3.78 eV(AD YAl,16a),并且x=0.13时,X射线激发发光强度与PWO(PbWO4)相当。因此,可以推测通过调节Y初始化学配比合成的非化学计量比YAG是一种潜在的闪烁材料。 研究了同条件下制备不同稀土离子不同掺杂浓度的YAG透明陶瓷的晶体结构、发光性能和阻抗谱。不同浓度Ce∶ YAG透明陶瓷的吸收谱和透过谱表明,散射损耗主要集中在短波长区域,样品中气孔尺寸较大,可与光波长相比拟,而不同浓度Nd∶ YAG整体散射损耗较小,样品中气孔尺寸远小于光波长。随着测试温度的升高,两种陶瓷的总阻抗均显著降低,呈负温度电阻特性,晶界贡献占主导变为晶粒贡献占主导。由阻抗谱计算得到的激活能对应着两种载流子:双电离氧空位VO··和单电离氧空位VO·。在较高温度下激活能降低,带隙变窄,使得跃迁更加容易。随着Nd3+离子浓度掺杂的增加,激光透明陶瓷的阻抗虚部Z"在低频端呈减小趋势,说明电阻在减小;复介电函数的实部ε(ω)和虚部ε"(ω)也呈减小的趋势,由此计算出复折射率也是减小的趋势,这与光学性能测试的结果一致。 采用简易的水热法合成了具有纺锤体形貌的NaY(OH)xF4-x∶Sm样品。研究了样品在不同反应时间下晶胞参数、形貌、发光性能与初始溶液中NaOH量的关系。随着NaOH量的增加,晶胞参数逐渐增大,这是因为OH-半径比F-大,越来越多的OH-进入化合物中,通过FTIR和TG-DTA证实并确定了样品中OH-的含量。OH-的引入形成内电场,并主导了样品的形貌变化。因为稀土离子4f-4f跃迁由于受到晶体场的屏蔽,发光峰位与β-NaYF4中一致,在595 nm处有强的黄橙光发射。发现随着pH值的增加,发光积分强度都呈降低趋势,可能是由于OH-较高的振动能引起的淬灭。由于OH-的引入,使得NaY(OH)xF4-x∶ Sm化合物有可能与有机聚合物形成潜在的复合发光材料。