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目前作为半导体照明LED和等离子体平板显示器PDP用的荧光粉引起了越来越多学者的重视,晶体中掺杂稀土离子的相关研究己成为人们研究的热点。
本文采用高温固相法制备了稀土离子掺杂的M2SiO4碱土金属系列正硅酸盐荧光粉,并对其结构特性及发光性能进行了研究。M2SiO4:Re的X射线粉末衍射数据与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,表明我们合成的材料是碱土金属正硅酸盐,属于M2SiO4型化合物。
Ba2SiO4:Eu2+荧光粉在398nm长波紫外光激发下的发射峰值位于509nm,是Eu2+的5d→4f跃迁的典型发射。其发射光谱呈不对称,表明基质Ba2SiO4中存在两种不同的Ba2+离子格位。
Ce3+,Eu2+共激活的硅酸钡荧光粉的光谱分析表明,不论以346nm(Ba2SiO4:0.01Ce3+荧光粉的激发谱中最强的激发峰)激发,还是以398nm(Ba2SiO4:xCe3+,0.02Eu2+荧光粉的激发谱中最强的激发峰)激发荧光粉,都观察不到Ce3+的发光,而Eu2+的绿带发射得到相应增强,说明Ce3+和Eu2+之间存在有效的无辐射能量传递。这是由于Ce3+的强蓝紫色宽带发射光谱与Eu2+离子的激发光谱存在很大程度的交叠,根据Dexter理论,证明在该体系中存在Ce3+→Eu2+离子间的无辐射能量传递。
(Ba1-x,Srx)2SiO4:Eu2+的发光体系中,Sr/Ba比率不仅改变晶体的晶格参数,而且改变了荧光粉的发射波长。随着x的增加,(Ba1-x,Srx)2SiO4晶体的晶格参数逐渐减小,相应的晶场强度逐渐增加,(Ba1-x,Srx)2SiO4:Eu2+的发射带产生了红移,从509m移到了569nm,而激发光谱的峰值几乎不变,仍然位于398nm附近。
在真空紫外激发下,Ba2SiO4:Eu2+的发射峰值位于502nm,是Eu2+的5d→4f跃迁的典型发射;Ba2SiO4:Tb3+的发射光谱主要由峰值位于490nm,549nm,590m,625nm的四个峰组成,分别对应Tb3+的5D4-7FJ(J=6,5…0)跃迁发射,其中以549nm的绿色发光最强。对Ba2SiO4:Ce3+,Tb3+荧光粉的光谱分析表明,Ce3+的掺入没有增强Tb3+的发射,反而减弱了Tb3+的发射。
用Mg2+,Ca2+完全取代Ba2SiO4:Tb3+中的Ba2+离子,相对应的晶体的晶格参数逐渐增大,晶场能量逐渐减少,其激发光谱随着碱土离子半径的增加向长波方向移动,而对应样品的发射光谱的峰位和峰值几乎不变。