论文部分内容阅读
本工作采用熔体急冷法及后续热处理分别制备了Eu3+离子掺杂及Ho3+/Yb3+/Ce3+离子掺杂的含YF3纳米晶的氟氧化物玻璃陶瓷和Eu3+离子/铝粉掺杂的硅酸盐氧化物玻璃,并采用热分析、X射线粉末衍射、高分辨电子显微镜、吸收光谱和荧光光谱等技术系统地研究了材料的晶化行为、显微结构和光谱性能。
对于Eu3+离子掺杂的含YF3纳米晶的氟氧化物玻璃陶瓷体系,根据热分析而得到了其晶化温度,并将所制得的玻璃样品分别在晶化温度下多个温度点中热处理2小时,通过相应的X射线粉末衍射可以看出,所析出的晶相从低温时的六方结构氟化钇(a-YF3)到高温时的正交结构氟化钇(β-YF3)的转变,从而确定了这种体系的最佳晶化温度。对于晶化前的玻璃样品,在采用394 nm光源激发下,只探测到了5Do→7FJ的跃迁发射;而对于晶化后的玻璃陶瓷样品,实现了5Do1,2,3→7FJ的跃迁发射。造成这种巨大变化的原因是,在晶化前,Eu3+离子处于声子能量比较大的氧化物环境中,5D1,2,3能级上的电子极易被基质的所谓声子辅助而驰豫到5Do能级;而在晶化后,由于Eu3+离子进入到了声子能量相对较低的氟化物环境中5D1,2,3能级上的电子的驰豫比较困难,所以仍有部分电子布居于这些能级。随着Eu3+离子掺杂浓度的提高,5D1,2,3能级上的电子会由于与7FJ能级发生所谓的交叉驰豫而向5Do能级驰豫,所以5D1,2,3能级的跃迁发射会逐渐减小。在晶化前后的样品中都探测到了二价Eu2+离子的荧光,我们提出了O2-离子取代F离子而形成带负电荷的缺陷[OF]’是二价Eu2+离子生成的原因的设想。
对于Ho3+/Yb3+/Ce3+离子掺杂的含YF3纳米晶的氟氧化物玻璃陶瓷体系,由于Ce3+离子对Ho3+离子各能级的驰豫作用,使得在采用975.5 nm光源激发下,Ho3+离子的绿光(545 nm)发射强度随着Ce3+离子掺杂浓度的提高而迅速降低:而红光(650 nm)发射强度降低的幅度相对很小,这是由于Ce3+离子引起的Ho3+离子各能级电子驰豫到了517能级上,而这个能级上的电子被Ce3+离子驰豫比较困难,故在517能级上仍有不少的电子,这些电子在吸收Yb3+离子传递过来的能量后跃迁至5Fs能级而发射红光。
对于Eu3+离子单掺的硅酸盐氧化物玻璃样品,在采用394 nm光源激发下,探测到了5Do→7FJ的跃迁发射,视觉上显红色;而对于Eu3+离子/铝粉双掺的玻璃样品,在采用394 nm光源激发下,发出490 nm的青光,这是属于二价Eu2+离子的发射。这种显色的变化在彩色LED中有潜在应用。