稀土掺杂同质多晶体发光材料的晶型及发光性质调控

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由发光基质和稀土离子发光中心组成的稀土发光材料在照明、显示技术等领域有着广泛应用,发光基质作为发光中心的载体,不同晶型基质的局域晶体场环境会对占据晶格位点的稀土离子的发光中心的能级跃迁产生根本性的影响。因此,通过发光基质晶型的控制可以获得同一化学成分基质的不同发光性质。本论文选取具有同质多晶特征的Al2O3、Y2Si2O7(YPS)和Na3V2(PO43为发光基质,通过精细调控发光基质的晶型合成Eu2+/Ce3+掺杂的同质多晶体发光材料。研究了稀土离子在组分相同(近)、晶体结构不同的同质多晶体发光基质中的发光性质及其差异。获得的主要成果如下:1、对晶型丰富的Al2O3同质多晶体发光基质,通过控制反应温度,分别制备出了Eu2+离子掺杂的γ-,δ-,θ-和α-Al2O3不同晶型荧光粉,从而通过晶型调控实现发光性能的调节。实验结果表明,Eu2+离子在不同晶型的氧化铝基质中有着不同的发射峰位,γ-,δ-,θ-Al2O3发射光谱的峰位置分别位于410 nm,450 nm和480 nm。但对Eu2+掺杂的α-Al2O3基质荧光粉,随着掺杂浓度的升高,发射峰位从410 nm处红移到了500 nm处,这是高浓度Eu2+离子在α-Al2O3中不仅可以在晶界处偏聚还可以占据不同的位点所导致的。通过上述不同晶型荧光粉材料发光性能的研究,建立了氧化铝不同晶型与发光性质之间的关系。2、对YPS同质多晶体基质,通过La3+离子的固溶以及反应温度的控制,分别制备出了Ce3+掺杂的α-,β-以及γ-YPS荧光粉材料。发现不同晶型对应的激发光谱的形状有着较大的区别,对于β-YPS,激发光谱图存在两个激发峰,而对于其他两个晶型,激发光谱图却存在着三个峰值,并且最佳激发位置也有所不同,这是晶体场劈裂程度存在差异所导致的。对于发射光谱性能,由于在α-YPS晶体结构中Y3+存在着四个可能的位点。其中,Y(1),Y(2)和Y(4)的配位近似于双三角棱镜,第四个Y3+离子位于扭曲的八面体中,有着六重配位;而β-YPS以及γ-YPS中只存在着一个可能的位点,所以α-YPS样品的发射光谱相对其它晶型存在着峰位展宽现象。3、对Na3V2(PO43同质多晶体发光基质,制备出了不同Eu2+离子浓度掺杂的α-Na3V2(PO43荧光粉材料,获得了Eu2+离子的优化掺杂浓度,对观察到的负热猝灭现象进行了研究,通过Zr4+取代V3+,使得荧光粉的发光强度得到了提高;通过Al3+离子的掺杂,使得发射峰位出现了轻微的红移的现象。
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