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近年来上转换和量子剪裁发光材料得到了广泛地关注和研究。上转换发光材料在近红外探测等领域有广泛应用。量子剪裁发光材料有望在等离子平板显示、高效太阳能电池等领域得到应用。上转换发光材料和量子剪裁发光材料的基质大多为物理、化学性质不稳定的氟化物,这限制了它们的实际应用。本文将研究的重点转向物理、化学性质稳定的氧化物基质GdBa3B9O18。GdBa3B9O18是中科院物理所晶体生长研究组新近发现的一系列同构碱土硼酸盐化合物之一,是一种有潜力的发光材料的基质。通过不同稀土离子对的掺杂,研究其上转换和量子剪裁发光性能。本文的主要内容如下:(1)利用高温固相法分别制备了GdBa3B9O18:Eu3+荧光粉和GdBa3B9O18:Tb3+荧光粉。确定了高温固相法制备稀土掺杂GdBa3B9O18的工艺。采用X射线衍射和扫描电子显微镜测试了它们的结构和形貌。结果表明,制备的样品在形貌和结构上符合发光粉体的要求。用光谱仪测试了它们的荧光光谱。光谱结果表明:在GdBa3B9O18:Eu3+荧光粉中通过Gd3+-Eu3+之间能量传递实现可见光量子剪裁过程。计算其量子效率约为127%。GdBa3B9O18:Tb3+荧光粉实现了可见光量子剪裁过程。其量子效率约为146%。GdBa3B9O18:Tb3+是相对高效的量子剪裁发光材料。(2)利用高温固相法制备了GdBa3B9O18:Tb3+,Yb3+、GdBa3B9O18:Er3+,Yb3+、GdBa3B9O18:Ho3+,Yb3+荧光粉。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜测试了样品结构和形貌。结果表明,制备的样品在形貌和结构上符合发光粉体的要求。用光谱仪测试了它们的荧光光谱。光谱结果表明:GdBa3B9O18:Tb3+,Yb3+荧光粉实现了有效量子剪裁下转换发光现象。GdBa3B9O18:Er3+,Yb3+荧光粉通过Yb3+-Er3+能量传递实现了有效的上转换发光过程。GdBa3B9O18:Ho3+,Yb3+荧光粉通过Yb3+-Ho3+能量传递实现了有效的上转换发光过程。(3)对样品的发光机理进行了探讨研究。GdBa3B9O18:Eu3+荧光粉的量子剪裁发光是通过Gd3+→Eu3+的交叉弛豫和共振能量传递两个过程实现的。GdBa3B9O18:Tb3+荧光粉的量子剪裁发光是通过相邻Tb3+离子之间的能量传递实现的,Gd3+只是充当了能量传递的介质。GdBa3B9O18:Tb3+,Yb3+荧光粉的发光是通过Tb3+-Yb3+之间的合作能量传递实现的。GdBa3B9O18:Er3+,Yb3+、GdBa3B9O18:Ho3+,Yb3+荧光粉的能量传递是通过交叉弛豫和共振能量传递两个过程实现的。