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《苏州大学》 2009年
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Ca组分偏离和Zn掺杂对CaTiO_3:Pr~(3+)薄膜发光性能的影响

袁小芳  
【摘要】: 场致电子发射显示器即FED(field emission display, FED)已被工业界认为可能是下一代的平板显示技术,可以替代传统的阴极射线管和目前的液晶显示。FED的一个关键技术是荧光粉,要求其有好的阴极电子激发发光效率和极好的寿命。目前实验室较多研究和使用的是细小粉体,与环氧树脂混合后作为镀层使用。近年来开始有文献报道FED用荧光薄膜的研究。薄膜的优点是热稳定性、均匀性好,与基底的附着力也好,同时材料颗粒可以控制的较小,但相对粉体来说,薄膜的主要缺点是发光效率低。CaTiO3:Pr3+是近年来新发现的一种红光荧光材料,特点是结构稳定、原材料便宜、环保、发光效率高。关于其粉体研究已经有一些文献报道,但缺乏其发光机制的研究,薄膜的工作还几乎没有。本文采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Si基底上分别制备了CaTiO3:Pr3+薄膜和掺杂不同浓度Zn2+的CaTiO3:Pr3+粉体和薄膜,研究薄膜的表面形貌、Ca的非化学计量比以及不同掺杂浓度Zn2+对其发光性能的影响。 首先研究了Ca的组分偏离对CaTiO3:Pr3+?薄膜发光性能的影响。在Si基底上制备了Ca1-x+yPrxTiO3(x=0.25%,y=-4x,-3x,-2x,-3x,-2x,-3x/2, -x,-x/2,0,x,2x,3x,4x)薄膜。研究了它们的微结构和发光特性,结果发现最佳的发光x值。对Ca缺失而言,发光强度最强位置在y=-x/2;对Ca过量而言,发光强度最强位置在y=3x。我们认为Ca缺失时其发光增强是由于Ca缺失引起的负电荷空位补偿了Pr3+替代Ca2+引起的正电荷[PrCa]o缺陷;而Ca过量在y=3x时其发光强度增强是由于Ca的过量,可能使得Pr3+去取代Ti4+,形成负电荷[PrTi],,从而补偿正电荷[PrCa]o的缘故。这一结果已发表在Optical Materials上。 另外我们使用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了不同Zn2+掺杂浓度CaTiO3:Pr3+薄膜和粉末。通过对其微观结构和发光性能的分析发现:不同Zn2+掺杂浓度对CaTiO3:Pr3+发光性能有着很大的影响。无论是薄膜还是粉末,当Zn2+的掺杂浓度在30%时发光强度都是最大的。而且(Ca,Zn)TiO3:Pr3+粉末的红光余辉也取决于Zn2+的掺杂浓度。当Zn2+的掺杂浓度在10%时红光余辉最好的。实验发现:利用Ca缺失对[PrCa]o的补偿可以有效提高其荧光强度,但抑制了(Ca,Zn)TiO3:Pr3+的余辉特性,这表明Zn2+掺杂CaTiO3:Pr3+的作用是提高光激发载流子能量从母体(Host)CaTiO3向Pr3+转移效率,可以同时提高其荧光和磷光强度。但CaTiO3:Pr3+磷光特性主要取决于未补偿的[PrCa]o的数量。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O484.41

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