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近年来,人们对探求高真空紫外光(VUV)激发下性能优良的荧光粉产生了越来越浓厚的兴趣。硼酸盐基质具有较高的化学稳定性和较好的结晶性,本文着重研究了稀土离子掺杂的硼酸盐荧光粉的合成及发光性能。
采用高温固相法制备了稀土离子掺杂的LnZr(BO3):Re(Ln=Ba,Sr;Re=Eu,Tb)系列荧光粉,并对其结构特性及发光性能进行了研究。样品的X射线粉末衍射数据与JCPDS(No.24-0129)标准卡片符合得很好,激活离子的掺入没有引起基质结构的明显变化,表明我们合成的材料是钡锆硼酸盐,属于CaMg(CO3)2型化合物。
在Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3+系列样品,通过改变x的不同取值,分别测定了不同组分荧光体激发光谱和发射光谱,Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3+样品的激发谱在130-170nm和230nm区域有两个很强的宽的吸收带,位于130-170nm的吸收带主要是硼酸盐基质的吸收;位于230nm附近的吸收主要是Eu3+电荷转移态的吸收。随着x的增大,硼酸盐基质的吸收强度减弱,基质吸收带的主峰值向高能方向移动了大约30nm。样品Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3+在147nm激发下,发射出主峰值位于616nm的强红光,对应Eu3+电偶极(5D0→7F2)跃迁发射。当以Al部分取代Zr时,位于230nm电荷转移态的吸收明显增强,同时提高了样品Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3+的发光亮度和强度。
在Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Tb3+系列样品中,样品在VUV的激发谱由位于130nm-170nm的宽带和分散在160nm-300nm几个峰组成。位于130nm-170nm内的激发带主要是基质吸收,Tb3+的(4f8→4f75d)吸收位于150nm~260nm的区域内,并观察到基质与稀土离子Tb3+之间存在较强的能量传递。从吸收谱可以发现,随着x的增大,荧光体吸收谱带的主峰很明显地由130nm,147nm向147nm,174nm移动。当在样品Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Tb3+中掺杂Ce3+时,样品在VUV(130nm-170nm)吸收降低,并且随着Ce3a浓度的增大,Tb3+的发光有明显的猝灭现象,因此在PDP荧光粉材料中尽量避免Ce3+的存在。
从发射光谱可以发现,在147nm的激发下,发射峰由492nm,546nm,592nm和624nm组成,分别对应Tb3+的5D4→7FJ(J=6,5,4,3)跃迁发射,其中546nm是主发峰,强度远远超过其它几个峰。
在对LnZr(BO3)2:Re(Ln=Ba,Sr;Re=Eu,Tb)研究中,我们发现,从同基质向不同激活离子的能量传输效率不同,可能是由于Eu3+与Tb3+的能级结构不同所致。