Dy3+/Tb3+/Sm3+掺杂LiYF4和Na5Y9F32微晶玻璃的制备和发光性能的研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:skywalker0123
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在近些年里,科技的创新为光电信息功能材料的发展带来了持续的动力。尤其是稀土离子掺杂透明的氟化物微晶玻璃应用于白光发光二极管(w-LEDs)引起了国内外不少研究学者的兴趣。w-LEDs被认为是新一代的光源,是出于以下的几个优点,如使用寿命更长、能耗低、环保等。最常见的得到w-LEDs的方法是通过掺杂Ce3+离子的石榴石(Y3Al5O12)的荧光粉和蓝色或UV-Ga N基LED芯片组合而成并混合封装得到的w-LEDs。但是w-LEDs工作的时间长会引起芯片温度升高,会导致荧光粉的热稳定性降低、树脂老化、变黄、显色指数降低。从而使w-LEDs发光效率和使用寿命变短。因此,提高w-LEDs的使用寿命和发光效率变为当下研究的热点。不少科学家,提出了用微晶玻璃来替代荧光粉封装制作w-LEDs。因为微晶玻璃并不需要有机物树脂封装这个手段,可以有效阻止树脂出现老化等现象。此外氟化物玻璃的声子能量比氧化物玻璃低,更有利于实现高效率发光,所以稀土离子掺杂的白光氟化物的微晶玻璃成为了时下的研究热门话题之一。本文详细研究了Dy3+/Sm3+,Sm3+/Tb3+离子掺杂Na5Y9F32硅硼酸盐微晶玻璃和Dy3+/Tb3+离子掺杂硅铝酸盐的Li YF4硅铝酸微晶玻璃的光学性能。实验主要通过传统的高温熔融和热处理方法制备这两种氟化物微晶玻璃纳米晶,通过XRD粉末衍射图、激发光谱、发射光谱、变温光谱、TEM和SEM实验数据来分析它的形貌、光学性能,并通过稀土离子能级图和荧光寿命曲线来解释稀土离子之间的能量传递机制等。本文绪论介绍了论文研究的相关的目的和意义,稀土离子发光的基本理论,以及氟化物微晶玻璃制备的方法和用于白光LED引用的现状等。第二章研究了Dy3+/Tb3+共掺杂的氟氧化物微晶玻璃(GC)含氟化物(YF3)和四氟钇锂(Li YF4)的两种纳米颗粒通过传统的高温熔融方法和热处理制备得到的,对所得到微晶纳米粒子的形貌及其结构进行了一系列的讨论。Tb3+离子产生的绿光发射变强的是由于Dy3+到Tb3+离子存在能量转移的过程。电偶极子相互作用是Dy3+/Tb3+离子之间能量转移机制的原因,从它们的衰减曲线计算出这些微晶玻璃的能量转移效率,发现具有各种可见光发射的Dy3+/Tb3+共掺杂的氟氧化物GC是白光发光二极管的应用的潜在候选者。第三章研究了高温熔融法制备掺杂的Dy3+,Sm3+和Dy3+/Sm3+的透明硼硅酸盐玻璃。新型Na5Y9F32微晶玻璃(GC)通过在指定温度下加热前驱体玻璃(PG)制备得到的。这种微晶玻璃的晶相和形貌是通过TEM和SEM来证明的。当在不同波长下激发时,通过调节Sm3+含量,发射颜色可以从黄色(0.3813,0.4207)到白色(0.3219,0.3316)。Dy3+/Sm3+离子之间的能量转移(ET)是通过光致发光光谱的衰减曲线来确定的,这两种离子的能量传递效率最大接近73.23%。偶极子-偶极子的机理Dy3+/Sm3+离子之间能量转移(ET)的相互作用可以通过Inokuti Hirayama(IH)模型的分析和Dexter能量转移公式来解释。随着温度升高的合成的GC仍然表现良好的热稳定性。这些结果表明Dy3+/Sm3+共掺杂透明GC对于白光发光二极管(w-LEDs)应用,可能是有一种有意义的材料。第四章研究了通过高温熔融和热处理方法制备Na5Y9F32微晶玻璃。Sm3+离子的激发光谱与的发射光谱之间存在的部分光谱重叠的现象,这表明可能Tb3+到Sm3+离子的能量可以进行转移。在375 nm光的激发下,得到样品的红绿蓝三色光,表明该微晶玻璃可作为一种应用在w-LEDs的材料。第五章为全文的主要科研内容的总结以及之后的研究计划的制定。
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