【摘 要】
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本论文中我们主要采用高温固相法合成了一系列新型具有石榴石结构的锗酸盐(Ca2Lu Sc Ga2Ge2O12)稀土发光材料,其次是通过调整合成条件得到了M型和M′型结构的钽酸盐（YTa O4）,并对它们的结构、发光性质、温敏性质及机理等进行了详细的研究和分析。具体研究内容主要分为三个部分:（1）本实验使用高温固相法制备了Pr3+离子掺杂的具有石榴石结构的Ca2Lu Sc Ga2Ge2O12:Pr3+
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本论文中我们主要采用高温固相法合成了一系列新型具有石榴石结构的锗酸盐(Ca2Lu Sc Ga2Ge2O12)稀土发光材料,其次是通过调整合成条件得到了M型和M′型结构的钽酸盐（YTa O4）,并对它们的结构、发光性质、温敏性质及机理等进行了详细的研究和分析。具体研究内容主要分为三个部分:（1）本实验使用高温固相法制备了Pr3+离子掺杂的具有石榴石结构的Ca2Lu Sc Ga2Ge2O12:Pr3+系列荧光粉。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等方法对样品的结构及形貌进行了表征。使用紫外可见分光光度计对该材料的漫反射和光致发光（PL）性质进行了研究。两个有趣的发光现象被发现了:一是Pr3+离子的~1D2能级猝灭浓度大大低于~3P0能级的猝灭浓度;另一个是当激发波长不同时,~3P0能级的猝灭浓度也会呈现不同。本文详细讨论了Pr3+离子在Ca2Lu Sc Ga2Ge2O12中的浓度猝灭机理。研究发现,通过改变Pr3+离子掺杂浓度,该发光材料的发光色域可以被调节。（2）本次实验制备的镓锗酸盐石榴石结构Ca2Lu Sc Ga2Ge2O12:Pr3+荧光材料是通过高温固相法合成的。使用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）和光致发光光谱（PL）等研究了该荧光材料的晶体结构、表观形貌和发光性能。研究了Ca2Lu Sc Ga2Ge2O12:0.001Pr3+荧光粉在80～500 K范围内的发光特性。结果表明:~3P1,~3P0能级是Pr3+离子的热耦合能级对,~3P0→~3H5、~3P1→~3H5这两对跃迁符合玻尔兹曼粒子分布,发光强度比随着温度的升高是单调且连续的。同时,~1D2→~3H4、~3P0→~3H4这一组非热耦合能级也呈现出相似的现象。通过计算得到灵敏度值可以推断出Ca2Lu Sc Ga2Ge2O12:0.001Pr3+是一种在温度传感领域具有潜在应用价值的红色荧光粉。（3）本工作设计了Nb5+、Sm3+单掺杂和共掺杂的YTa O4荧光粉。通过调整合成条件可得到M型和M′型结构的YTa O4。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）对样品的结构和组成进行了表征。研究了M型和M’型YTa O4基质中Nb O43-基团和Sm3+离子的光致发光性质。由于Nb5+和Sm3+离子的热响应不同,它们之间的荧光强度比值可作为温度检测信号。在77～500 K范围内,在450 K时,YTa O4:Nb5+,Sm3+的最大相对灵敏度达到1.15%K-1,表明Nb5+和Sm3+共掺杂的M型YTa O4荧光粉可以作为光学温度传感器。本研究可为其他稀土掺杂发光材料的温度检测设计提供指导。
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