tb3激活的荧光材料的真空紫外—紫外激发的发光特性.docx

摘要
VUV稀土荧光材料由于其在无汞荧光灯及等离子平板显示器中的应甩,已成为近几年来发光材料研究的重点。而要在高能真空紫外激发下获得高效率的发光则是研究VUV荧光材料的主要目标。研究人员利用寻找在真空紫外区有强吸收的基质材料、稀土离子的强4f5d跃迁、稀土离子间的能量传递以及各种制备方法等研究手段来获取提高VUV荧光材料发光效率的有效途径。虽然目前已取得一些进展,但这方面的研究仍不够系统,因此我们应该重视这些基础研究工作,同时这方面工作的有效积累也会为研究获取高效可见光发射的量子剪裁现象打下良好的基础。本论文研究在VUV和短波uV激发下,稀土离子高能量区基质敏化、4fSd电子跃迁以及稀土离子之间高效能量传递的特性,同对通过改变制备条件及制备方法,来探寻获取提高VUV荧光材料发光效率的有效途径。本文的研究可得到以下创新点:
1)研究了Tb”离子掺杂的稀土正磷酸盐材料和铝酸盐材料处于真空紫外区的基质吸收带的激发特性(也称为基质敏化作用)以及砧3。在不昂基质中 4f5d跃迁带的激发特性。指认了GdPO;、GdPO。:Tb”激发光谱中基质吸收带位于
130nm一165nm内,峰值位置在157nm处;首次发现了SrAI:0。:Tb3+材料在真空紫外区有较强的基质吸收,并指认了其激发光谱中基质吸收带位于约 140-168nm的宽带范国内。在Tb”的绿光发射激发光谱中观察到强基质吸收带, 表明在这两种材料中基质与发光中心Tb”之问有较强的能量传递,即发生了基质敏化作用。同时观察了GdPOt和SrAI。0,基质中Jrb“的4f5d跃迁吸收带位置。
Tb“在GdPO。基质中的4f5d跃迁吸收带位于173nm一240nm的范围内,在SrAl。0。基质中则位于205—260hm的范围内,峰值位置约在234nm。研究表明两种荧光材料的激发光谱均能很好的覆盖实际应用中惰性气体Xe放电辐射特征谱线(147nm,174nm)。
2)研究了Gd”、Tb”、Er”掺杂在稀土正磷酸盐和铝酸盐材料中的能量传递现象。(8)在监铡GdPO。:Tb”,SrAl。0.:Tb”,Od“中Tb“544nm发射的激发光谱中,观察到Gd”在紫外区的特征激发峰,推断出这在两种体系中存在着 G d3+一Tb3+的能量传递,并建立了Gd-Tb能量传递模型。(b)在GdPO;:Er”中,通过对其真空紫外及紫外激发下发射一激发光谱进行分析,推断出在此体系中存在着G矿一Er3+的能量传递,并建立了Gd-Er能量传递模型。
3)在含氧酸盐GdPOt:Er”,Tb”中,考察了在真空紫外及紫外激发下Er使 Tb“可见光发射猝灭的可能原因:(a)Er”的掺入消耗了激发能;(b)
20000cm~一40000cm’1范围内体系中存在Tb“一Er 3+的能量传递,使得Tb”。D,的弱紫蓝光发射增强,而5D;绿光发射减弱;(c)在0~21000cm“范围内,即Tb”的5D;到其基态范围内,Er”同时也存在着众多能级,对Tb”离子的能量进行拦截,从而使得Tb”的5D。绿光发射强度降低,发生绿色可见光猝灭。
4)研究了不同合成方法制备出的SrAl:0;:Tb”样品的晶相组成及真空紫外一紫外激发下荧光光谱的特性。(a)高温固相法中,在1250℃下可以合成主相为SrAl:0。相的基质材料。此外发现原料配比中微量的增加A1:0。的量并不影响生成物的在真空紫外及紫外激发下的发光性能,且生成的基质相是较纯的 SrAl:0。相。但当Al:0。,生成物中出现Sr。Al。0:(A1。。0。。)、SrAl。0,的杂质相,降低了生成物的发光强度。(b) 燃烧法中在700℃下,根据火箭推动剂计算法和氧化还原价计算法加入“筇H{ 的尿素量,将初步合成出的产物在1250℃下复烧l小时,获得了高效发光的 SrAl。0。:Tb”荧光材料,与完全高温固相法制备的SrAl:0。:Tb”相比,其结晶程度更好,发光强度更高,且耗时短。粉末疏松,颗粒细小。
关键词:真空紫外荧光材料,正磷酸盐,铝酸盐,基质吸收,4f5d态,能量传递,高温固相法,燃烧法
ABSTRACT
The study of VUV phosphor es more Sive recen¨Y as the VUV phosphOr is increasingly used for mercury·free lamps and the Plasma display plate (PDP).In order to improve the luminescent efficiency of the phosphors under high energy vacuum ultraviolet radiation(v