三价稀土离子掺杂的硼酸盐和磷酸盐的发光性质研究

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通过高温固相法合成了一系列Ce3+离子掺杂的硼酸盐荧光材料Y1-xCexBa3B9O18和Ba3Gd1-xCex(BO3)3,研究了它们的真空紫外到可见区域的光谱性质。在YBa3B9O18∶Ce3+中,畸变的Ce-O多面体导致了在激发光谱中观察到了Ce3+离子的5个激发峰。通过光谱和基质晶体结构的数据计算了Ce3+离子的光谱极化率αsp,晶体场劈裂能和5d能级重心位移等光谱参数。除此之外,研究了Ce3+离子掺杂浓度和温度对其发光性质的影响。在Ba3Gd(BO3)3∶Ce3+中,通过光谱测试证实了Ce3+离子在基质中占据了两种不同的晶格格位,这是因为基质中存在两种化学环境不同的Gd3+离子的格位。在低的Ce3+离子浓度掺杂的样品中,Ce3+离子优先占据大的Gd(1)格位,具有高能量的5d能级和短波发射,随着其掺杂浓度的增加,Ce3+离子开始占据小的Gd(2)格位,具有低能量的5d能级和长波发射。   研究了Ca3La3(1-x)Tb3x(BO3)5荧光粉在真空紫外到可见区域内的发光性质。观察到了基质在真空紫外区域存在较强的吸收,指派并讨论了Tb3+离子在基质中的f-d跃迁的性质。研究了温度和掺杂浓度对Tb3+离子的5D4→7F5跃迁的发光强度和荧光衰减的影响。通过对比样品Ca3La3(1-x)Tb3(BO3)5(x=0.1)和商用等离子平板显示(PDP)用荧光粉Zn2SiO4∶Mn2+的发光性质,Ca3La3(BO3)5∶Tb3+可能是一类潜在的等离子平板显示和无汞荧光灯用荧光粉。   研究了Dy3+离子单掺和Gd3+-Dy3+离子共掺的Ba3La(PO4)3荧光粉的发光性质。归属了基质的吸收带和Dy3+离子能量最低的自旋允许和自旋禁戒的f-d跃迁吸收带的位置。我们发现在172nm激发下,Gd3+离子的共掺显著地增强了Dy3+离子的白光发射的发光强度。光致荧光光谱和荧光衰减曲线的测量显示随着Gd3+离子浓度的增加,Gd3+到Dy3+离子的能量传递越来越有效。   研究了Eu3+离子掺杂的LiGd(PO3)4荧光粉的真空紫外光谱性质。相比于等离子平板显示(PDP)用的发红光荧光粉(Y,Gd)BO3∶Eu3+,荧光粉LiGd0.5Eu0.5(PO3)4在真空紫外区域呈现了强的宽带吸收,并且在147 nm和172 nm激发下呈现了强的红光发射。所以该荧光粉可能在PDP和无汞荧光灯领域有着良好的应用前景。   在真空紫外光激发下,通过改变Tb3+离子的浓度,样品Li(Y,Gd)(PO3)4∶Tb3+呈现了从绿蓝光到黄绿光颜色可调的发光特性。同时我们在高的Tb3+离子掺杂浓度的样品中观察到了Tb3+离子的量子剪裁过程,这是源自于Tb3+离子之间的交叉弛豫的能量传递过程,它提高了样品在真空紫外光激发下Tb3+离子绿光发射的发光效率。此外,我们通过荧光光谱和荧光衰减曲线研究并讨论了Gd3+到Tb3+的能量传递过程和Tb3+离子5D3和5D4能级之间的交叉弛豫过程。   研究了荧光粉LiGd1-xTmx(PO3)4在真空紫外到可见区域的发光性质。在真空紫外和紫外光激发下,荧光粉呈现了Tm3+离子的蓝光发射,Tm3+离子最佳掺杂浓度为5 mol%。同时,在真空紫外光(195 nm)和低压电子束激发下,我们还观察到了Gd3+离子的双光子发射现象,即当Gd3+离子激发到6GJ激发态时,6GJ→6IJ,6pJ跃迁发射一个红光光子,然后从6PJ跃迁到基态8S7/2,发射另一个紫外光光子。并且研究了Tm3+离子对于Gd3+离子的双光子发射的影响。事实证明,Tm3+离子的引入对于Gd3+的双光子发射起到猝灭作用。   合成了一系列稀土Sm3+离子单掺和Tb3+-Sm3+共掺的LiGd(PO3)4荧光体粉末。研究了单掺Sm3+样品LiGd(PO3)4∶Sm3+在真空紫外,紫外,可见光范围内的发光性质。在真空紫外和紫外光激发下,荧光粉LiGd(PO3)4∶Sm3+呈现了Sm3+离子的橙红光发射,观察到了Sm3+离子发射的浓度猝灭效应。通过在LiGd(PO3)4∶Sm3+共掺Tb3+,观察到了Tb3+离子在真空紫外区域对于Sm3+离子的敏化作用,导致Sm3+离子在真空紫外光激发下的发光增强。在低压电子束,真空紫外光和紫外光激发下样品LiTb(PO3)4∶Sm3+呈现了黄光发射,这是由于Tb3+到Sm3+的能量传递不完全的结果。通过荧光衰减曲线,我们计算了Tb3+到Sm3+的能量传递的速率和效率,发现它们随着Tb3+离子浓度的增加而增加。
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