铥掺杂磷酸盐荧光粉的光致发光研究

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本文采用三价铥离子取代传统蓝色荧光粉BAM(BaMgAl<,10>O<,17>:Eu<2+>)中的二价铕离子,选择Tm<3+>激活的磷酸盐荧光粉。 采用高温固相法制备了稀土离子掺杂的稀土磷酸盐GdPO<,4>:Tm<3+>,M<,3)<,3>:Tm<3+>,碱土磷酸盐MBPO<,7>:Tm<3+>,Gd<3+>,MBPO<,7>:Tm<3+>(M=Sr,Mg,Ca,Ba)等系列荧光粉。测量了样品的X射线粉末衍射数据,其数据与JCPDS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,表明合成的材料是磷酸盐。 样品GdPO<,4>:Tm<3+>,M<,3>Gd(PO<,4>)<,3>:Tm<3+>(M=Sr,Mg,Ca,Ba)在真空紫外波段165nm附近具有较强的吸收峰,归因于基质的强烈吸收。样品Sr<,3>Gd(PO<,4>)<,3>:Tm<,3+>在165nm附近的基质吸收相对于GdPO<,4>:Tm<3+>有所提高;Tm<3+>离子在Sr<,3>Gd(VO4)<,3>中的键长比在GdPO<,4>中的短,Tm<3+>离子与基质问的能量传递作用更强,导致其基质吸收带强度比在GdPO<,4>中的强;在M<,3>Gd(PO<,4>)<,3>中基质吸收带强度随着阳离子半径的增加而增加。样品MBPO<,7>:Tm<3+>,Gd<3+>(M=Sr,Mg,Ca,Ba)中,随着阳离子半径的减小,发现吸收峰从大约161nm处向189nm处移动了一段距离。 系列样品GdPO<,4>:Tm<3+>,M<,3>Gd(PO<,4>)<,3>:Tm<3+>,MBPO<,7>:Tm<3+>,Gd<3+>,MBPO<,7>:Tm<3+>(M=Sr,Mg,Ca,Ba)在真空紫外161nm激发下,均有位于454nm及363nm处附近的较强的发射峰,分别对应于样品中掺杂离子铥的<1>D2→<3>H<,4>,<1>D<,2>→<3>H<,6>能级跃迁。在样品M<,3>Gd(PO<,4>)<,3>:Tm<2+>,MBPO<,7>:Tm<3+>,Gd<3+>,MBPO<,7>:Tm<3+>(M=Sr,Mg,Ca,Ba)中,随着阳离子半径的减小,454nm以及363nm的发射明显增强。 在稀土磷酸盐GdPO<,4>:Tm<3+>,M<,3>Gd(PO<,4>)<,3>:Tm<3+>(M=Sr,Mg,Ca,Ba)中钆离子以基质离子存在,能吸收激发光,并对发光中心产生一定影响。而在钆离子以掺杂离子存在的硼磷酸盐MgBPO<,7>:Tm<3+>(2%),Gd<3+>(2%)中,样品产生了312nm处钆离子的发射,不利于能量向发光中心的传递,同时由于钆离子与铥离子在真空紫外波段能量吸收的竞争而导致了铥离子的发射强度有所降低。
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