【摘 要】
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过渡、稀土离子掺杂的无机发光材料具有重要的研究价值,被广泛应用于照明、显示等各个领域。近年来由于人们对健康生活的追求,关于新材料的探索也逐渐延伸到近红外和近紫外的不可见光波段,前者主要涉及无损检测、夜视照明等应用的宽带近红外发光材料的制备;后者针对加密防伪、生物治疗等应用的紫外长余辉材料的研发。此外,利用稀土离子耦合能级发光的玻尔兹曼光学温度计具有高灵敏和远程快速响应的特点,也是近年的研究热点。以
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过渡、稀土离子掺杂的无机发光材料具有重要的研究价值,被广泛应用于照明、显示等各个领域。近年来由于人们对健康生活的追求,关于新材料的探索也逐渐延伸到近红外和近紫外的不可见光波段,前者主要涉及无损检测、夜视照明等应用的宽带近红外发光材料的制备;后者针对加密防伪、生物治疗等应用的紫外长余辉材料的研发。此外,利用稀土离子耦合能级发光的玻尔兹曼光学温度计具有高灵敏和远程快速响应的特点,也是近年的研究热点。以晶体结构模型为基础的新材料开发是发光领域研究的重要方向,橄榄石作为常见矿物类型的一种,其在发光领域的报道却相当有限。本论文以锗酸盐橄榄石结构化合物为基质,系统研究了橄榄石结构发光材料的构效关系与性能,实现了对橄榄石型材料不同类型发光的全方位设计,并丰富了橄榄石型材料在上述发光领域的应用。具体内容如下:（1）设计和制备了 一系列宽带近红外发光材料（Mg1-xLix）（Mg1-xScx）GeO4:1%Cr3+,通过晶体学格位的精准调控,材料的峰值发射波长由940 nm变化到1110 nm,发光半高宽由236 nm变化到300 nm。利用电荷补偿和烧结温度控制,发现Mg2GeO4中Cr3+/Cr4+离子的价态可控,获得了超宽带近红外发光（半高宽达500 nm）。同时发现Yb3+不同激发态振动能级向基态跃迁的发光强度比能够实现低温（110-200K）光学测温方面的潜在应用,110 K时的相对灵敏度约为1.69%K-1。（2）设计和制备了一系列光学性能优异并稳定的LiAGeO4:Yb3+,Er3+（A=Sc、In、Lu、Y）上转换发光材料。样品表现出独特的上转换发光特性,观测到稀土离子在其中具有丰富可分辨的斯塔克能级劈裂。系统研究了 Er3+的2H11/2/4S3/2耦合能级和4F9/2斯塔克能级向基态跃迁的发光强度比,获得了由50至325 K的宽范围高灵敏度测温（1%K-1以上）,为开发新型光学测温材料提供了新思路。（3）设计并获得了 LiLuGeO4:Bi3+,Yb3+紫外长余辉材料,发光峰值波长约为356 nm,余辉时间＞=15 h。机理研究表明,余辉激发来自Bi3+的电子向导带的电荷迁移跃迁,通过光激励可以实现深陷阱电子被浅陷阱再次捕获。
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