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《宁波大学》 2017年
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稀土离子(Ce~(3+)/Tb~(3+)/Sm~(3+))掺杂磷酸钇微晶玻璃的光学特性研究

张志雄  
【摘要】:现今,稀土元素掺杂在微晶玻璃中的方法已经成为制备新型光学固体材料的一大研究趋势。我们所说的微晶玻璃同时拥有玻璃与晶体的优点,相对于晶体材料高昂的制备成本,微晶玻璃易于批量生产,制备周期也非常的短暂,使其成为传统光功能材料的替代品。随着微晶玻璃的飞速发展,稀土离子单掺、共掺的微晶玻璃也因其杰出的发光特性运用在白光领域之中。目前市面上随处可见的白光LED大多是采用蓝光与荧光粉配合的技术形成白光,但是荧光粉中红色缺失,导致其显色指数相对较低。近紫外的LED技术主要是混合三基色(红、绿、蓝)的荧光粉,此方法可以得到适应于各种场景的色温和显色指数优良的白光,但其技术还没有那么的成熟且会产生严重的光输出损耗。因此研究稀土元素掺杂适用于白光LED材料的微晶玻璃是当下的一个热点。本文的主要内容是研究稀土离子(Ce~(3+)、Tb~(3+)以及Sm~(3+))单掺、共掺磷酸钇微晶玻璃材料,具体分析了Ce~(3+)、Tb~(3+)和Sm~(3+)离子掺杂含YPO_4微晶玻璃前后的光学特性的差异、各个不同样品的激发光谱和发射光谱及不同比例的离子掺杂下的荧光寿命。分析了不同离子掺杂浓度的YPO_4微晶材料的显色指数,探讨其在LED白光方面的应用。利用熔融急冷法将原料于高温融熔后倒入模具急冷成型,经退火热处理后打磨、抛光成功制得不同稀土掺杂的YPO_4微晶玻璃样品。对样品进行XRD和TEM图像的分析证明其确实产生了YPO_4纳米晶体,且微晶化处理后的样品的紫外-可见光透过率都达到80%以上。不考虑实验中不可控的偶然条件如仪器精密度、环境温度的影响,对样品的激发光谱和发射光谱分析表明Ce~(3+)/Tb~(3+)、Tb~(3+)/Sm~(3+)离子共掺的YPO_4微晶玻璃材料的发光方面的性能指标都得到了不同程度的增强。文中也对Ce~(3+)/Tb~(3+)离子和Tb~(3+)/Sm~(3+)离子间产生的能量传递过程进行了探讨。在测得样品发射光谱中可以监测到蓝色、绿色和红色发光带,计算样品的色坐标均位于白光坐标区域内,表明YPO_4微晶玻璃在掺入稀土离子(Ce~(3+)/Tb~(3+)、Tb~(3+)/Sm~(3+))后在紫外光激发下可以产生白光输出,是一种很有前景的白色LED发光基质材料。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ171.733;TN312.8

【参考文献】
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