【摘 要】
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长余辉发光材料作为一种光致发光材料,在许多领域包括一些前沿科技领域研究得到广泛应用。本文以具有合成简单、化学稳定性高、原料便宜、热稳定性高、环境友好等优点的SrZn2（PO4）2为基质材料,以Mn2+为发光中心,采用高温固相法在还原性气氛下制备了新的黄绿色长余辉发光材料SrZn2（PO4）2:Mn2+,并通过共掺杂其它稀土离子有效改善材料的发光性能。对材料进行X射线粉末衍射（XRD）分析、扫描电子
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长余辉发光材料作为一种光致发光材料,在许多领域包括一些前沿科技领域研究得到广泛应用。本文以具有合成简单、化学稳定性高、原料便宜、热稳定性高、环境友好等优点的SrZn2（PO4）2为基质材料,以Mn2+为发光中心,采用高温固相法在还原性气氛下制备了新的黄绿色长余辉发光材料SrZn2（PO4）2:Mn2+,并通过共掺杂其它稀土离子有效改善材料的发光性能。对材料进行X射线粉末衍射（XRD）分析、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、激发-发射光谱、余辉衰减曲线、热释光谱以及电子顺磁共振波谱（EPR）等表征,对所制备样品发光性能及结构性能进行系统研究并由此构建和理解材料的发光机理,取得了具有一定创新性的研究成果。（1）采用高温固相法,在还原性气氛下合成了SrZn2（PO4）2:Mn2+黄绿色长余辉发光材料。当Mn2+掺杂浓度的摩尔分数为0.004时,材料的余辉性能最佳。实验表明,样品的黄绿色光来自于Mn2+的~4T1（~4G）→~6A1（~6S）跃迁发射。XPS分析及缺陷方程分析表明材料中存在本征缺陷:(1(1′′((5(5(5（5）,(11′′,′′44),(1(1··,(5(5(5(5··44)),··44))。Mn2+的掺杂提高了(1(1··的缺陷浓度,对改善余辉性能提供了很大的帮助。由EPR分析推测SrZn2（PO4）2材料中的电子顺磁共振信号源自材料中的本征缺陷氧空位缺陷和锌空位缺陷俘获空穴引起的。材料余辉特性与样品中的缺陷密切相关,(1(1··,(5(5(5(5··44)),··44))缺陷可以在激发过程中捕获电子,而(1(1′′((5(5(5（5）,(1(1′′,′′44))捕获空穴。被捕获的电子与空穴将在热扰动下缓慢释放出来并重新结合,从而产生特征发射。（2）采用高温固相法在还原性气氛下合成了SrZn2（PO4）2:Mn2+,Nd3+长余辉发光材料,研究了Nd3+共掺杂SrZn2（PO4）2:Mn2+材料的发光性能及其发光机理。通过XPS,TL和EPR分析表明,Nd3+不等价替代Sr2+产生·缺陷明显提高材料有效陷阱浓度。当Nd3+的摩尔分数为0.006时,SrZn2（PO4）2:Mn2+,Nd3+材料的发光性能最佳。荧光光谱表明SrZn2（PO4）2:Mn2+的激发光谱和SrZn2（PO4）2:Nd3+的发射光谱之间存在一些谱带重叠,由此可推测存在Nd3+→Mn2+能量传递现象。在SrZn2（PO4）2:Mn2+,Nd3+中Nd3+作为敏化离子发挥着能量传递功能并且作为缺陷提供者以提高材料有效缺陷浓度从而改善材料的发光性能。（3）采用高温固相法在还原性气氛下合成了SrZn2（PO4）2:Mn2+,Er3+长余辉发光材料,XRD、SEM表征其具有较好的结晶性能。XPS的分析及缺陷方程分析表明,材料中存在一定的本征缺陷:(1(1′′((5(5(5（5）,(11′′,′′44),(1(1··,(5(5(5(5··44)),··44)),以及Er3+不等价取代Sr2+产生的·缺陷。热释光谱分析表明Er3+的掺杂使得热释峰往低温方向移动并显著提高峰的强度。当Er3+的摩尔分数为0.004时,材料的余辉性能最佳。Er3+的引入显著提高有效的陷阱浓度,增强陷阱俘获载流子的能力并延长空穴-电子对在晶格中的寿命以改善所制备样品的余辉性能。
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