七类稀土铝酸盐的真空紫外发光特性及三类磷酸盐中量子剪裁现象研究

题名:七类稀土铝酸盐的真空紫外发光特性及三类磷酸盐中量子剪裁现象研究
作者:王得印
学位授予单位:兰州大学
关键词:荧光材料;;真空紫外;;发光;;量子剪裁
摘要:
 本论文的主体分为两部分。第一部分主要研究了Eu3+／Tb3+在部分铝酸盐基质中(Ca(La/Gd)Al3O7, Y4A12O9, Sr(La/Gd)A104, Sr3Al2O6, Sr3YAl2O7.5, La4MgAl2O10, Y型沸石)的真空紫外发光性能,其中有一章节研究了Eu3+掺杂的其他氧化物(SrY2O4, Y2O3和Gd2O2CO3)的合成及真空紫外发光性能；第二部分主要neodymium magnets利用Tb3+-Gd3+组合考察了在部分磷酸盐材料(GdPO4, Sr3Gd(PO4)3,Na2GdP04F2)中实现量子剪裁的可能性。
 通过这两部分工作的研究,得到了以下结果：
 一. CaLa1-xAl3O7:xTb3+和CaGd1-xAl3O7:xTb3+系列样品的真空紫外激发光谱主要由峰值位于180 nm基质吸收带和235 nm的Tb3+4f-5d跃迁带组成。在147nn激发下,CaLa1-xAl3O7:xTb3+(0≤x≤1)和CaGd1-xAl3O7:xTb3+(0≤x≤1)猝灭浓度分别为20%。计算得到CaGd1-xAl3O7:xTb3+临界传输距离为11A。CaLa1-XA13O7:xEu3+(0≤x≤1)系列样品的真空紫外激发光谱由峰值185 nm处的基质吸收和峰值位于244 nm Eu3+-02-电荷迁移带组成；在254 nm或147 nm激发下,CaLa1-xAl3O7:xEu3+发射光谱以5D0→7F2(616 nm)和5Do→7F4(701 nm)跃迁发射为主导。
 二.采用柠檬酸溶胶凝胶法合成了Eu3+／Tb3+掺杂的Y4A12O9, SrGdA1O4和SrLaA1O4。Y4A12O9:Eu3+/Tb3+在真空紫外区域激发光谱由位于141 nm和196 nm两个吸收带组成。SrGdA104:Eu3+/Tb3+和SrGdA104:Eu3+/Tb3+基质吸收带位于180～210 nm。Eu3+在Y4A12O9, SrGdA104和SrLaAlO4中电荷迁移带峰值分别位于237 nm,275 nm和289 nm,发射均以Eu3+的5D0-7F2发射为主。Tb3+在Y4A12O9, SrGdA104和SrLaAlO4中的4f-5d跃迁带的峰值分别位于249 nm,248nm和260 nm。
 三.Eu3+掺杂的Y型沸石,Sr3Al206, Sr3YAl2O7.5和La4MgAl2O10在真空紫外区域没有吸收。在这四类材料中Eu3+-02-电荷迁移带的峰值分别位于250 nm,242nm,224 nm和270 nm。在紫外光激发下,四类材料中Eu3+的发射均以5D0-7F2电偶极跃迁为主,峰值分别位于611nm,611 nm,626 nm和611 nm。
 五.采用溶胶凝胶法合成SrY2O4:Eu3+, Sr(Y,Gd)2O4:Eu3+和SrGd2O4:Eu3+三类样品,前两类样品在真空紫外区域位http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php于149 nm处有较强的吸收,而SrGd204：Eu3+在真空紫外区域的吸收却很低。三类样品位于紫外区域的激发光谱都是由位于230 nm的宽带吸收和位于275 nm的肩带组成,归属于Eu3+占据两种格位时的Eu3+-O2-电荷迁移吸收。采用水热法及后续热处理合成了棒状Y203：Eu3+,Gd3+或Li+的加入可以提高Y203：Eu3+在147 nm激发下发光强度。用水热法及其后续热处理合成了Gd2O2CO3:Eu3+, Gd2O2CO3:Eu3+的VUV激发光谱由峰值位于192nm和240nm的两个带组成。
 七.当Tb3+被激发到其4f75d能级时,在GdPO4:Tb3+和Sr3Gd(PO4)2:Tb3+都观察到了量子剪裁现象,量子剪裁过程涉及两个相邻Tb3+离子间的交叉弛豫过程或者相邻Tb3+和Gd3+间的直接能量传递过程,取决于激发光波长；当GdP04：Tb3+被基质晶格激发时(157 nm),同样观察到了量子剪裁现象,用量子剪裁过程解释了GdP04：Tb3+在157 nm真空紫外光激发时能量传递过程。当GdPO4:xTb3+中Tb3+的掺杂浓度(x)由1.5%增加到13%时,在210 nm激发时,GdPO4:xTb3+的交叉弛豫效率由62%增加到75%；在157 nm激发时,GdPO4:xTb3+的交叉弛豫效率由11%增加到57%。当Sr3Gd(PO4)3:Tb3+中Tb3+的掺杂浓度(x)由1.5%增加到13%时,在185 nm激发时,Sr3Gd(PO4)3:xTb3+的交叉弛豫效率由13%增加到26%；在222 nm激发时, Sr3Gd(P04)3：xTb3+的交叉弛豫效率由15%增加到21%。
 八.Na2GdF2PO4:Re3+(Re= Eu3+, Tb3+)基质吸收带的峰值位于172 nm左右。Na2GdF2PO4:Eu3+激发光谱中,Eu3+-02-电荷迁移带强度和自旋禁戒跃迁Eu3+及Gd3+的4f-4f跃迁强度比较通常的氧化物中观察到的小,说明Eu3+-Eu3+和Gd3+-Eu3+能量传递十分有效及由于F的存在造成Na2GdF2PO4:xEu3+中Eu-O的共价性较高。Na2GdF2PO4:Tb3+在基质(172 nm)和Tb3+的4f-5d(224 nm)激发时,都观察到了量子剪裁效应。在172 nm激发时,当Na2GdF2P04：xTb3+的掺杂浓度(x)由1%增加到12%时,Na2GdF2PO4:xTb3+的交叉弛豫效率由9%增加到27%；在224 nm激发时,Na2GdF2PO4:xTb3+的交叉弛豫效率由18%增加到32%。计算得到Na2GdF2PO4:1%Ce3+中Ce3+的5d重心处于36.4×103cm-1,5d轨道劈裂度为9.9×103cm-1。Na2GdF2PO4:1%Ce3+的发射光谱是一个不对称宽带发射,峰值位于350 nm。
 九.Na3Y2(PO4)2F3:5%Eu3+真空紫外激发光谱由峰值位于214 nm的Eu3+-02-电荷迁移带和Eu3+的4f-4f跃迁吸收组成,发射光谱由Eu3+的5Do→7F1磁偶极跃迁(594 nm)发射主导。Na3Y2(PO4)2F3:5%Tb3+真空紫外激发光谱由峰值分别位于147 nm,167 nm,182 nm,216 nm和252nm激发带组成,归属于Tb3+4f-5d跃迁。Na3Y2(PO4)2F3中Eu3+的5D0→7F1发射和Tb3+5D4-7F5发射的寿命分别为4.6 ms和4.2 ms。
学位年度:2010