蓝光激发的荧光材料探索研究

【摘要】：本论文工作以稀土/过渡金属掺杂的蓝光激发的荧光材料为研究主体,采用不同方法合成了几种不同类型的发光材料,探讨了材料的合成机理以及发光性能,期望这些发光材料能够在发光领域得到应用。主要研究内容为: 合成了YAG: Ce~(3+)荧光粉。系统地研究了激活离子Ce~(3+)浓度、反应助剂尿素的含量、煅烧温度和气氛等制备工艺,以及Gd~(3+)与Ce~(3+)共掺杂对合成的YAG: Ce~(3+)荧光粉光致发光性能的影响。发现随着Ce~(3+)浓度的增大,晶体场作用发生变化,Ce~(3+)的发射先向红光区域移动,后向蓝光区域移动;尿素的最佳添加量应为金属阳离子的20倍;煅烧温度在1400~1500 oC时,相同成分的荧光粉样品的发射强度最佳;还原气氛处理有助于提高样品的发射强度。 制备了稀土离子RE掺杂的Me-α-SiAlON (Me=Mg, Ca, Y),研究了掺杂造成的氧氮化物体系中晶场劈对光致发光性能的影响。发现随着Y掺杂含量的增大,键长短而结合牢固的Si-N键被长而弱的Al-N键取代,导致α-SiAlON的刚度降低,使得5d1→4f1跃迁的发射能量降低,从而使样品的激发和发射光谱有红移的趋势。在掺杂Eu~(2+)的样品中,发现了由于大的晶场劈裂所导致的宽带的吸收和发射。 研究了Ce~(3+)激活的La-Si-O-N化合物的晶体结构和发光性能,讨论了Ce~(3+)的电子云膨胀效应与晶场劈裂效应。发现Ce~(3+)在四种La-Si-O-N化合物中的发光覆盖了从紫外光到蓝光的波长范围,其激发带位于250~400 nm的紫外光区域。 制备了蓝光激发的MeO-Al_2O_3-B_2O_3: Eu~(2+)( Me=Mg, Ca, Sr, Ba)玻璃样品,研究了样品中B_2O_3含量、Me原子种类和微晶化退火时间对样品光致发光性能的影响,得到了具有蓝光窗口特征的的SrO-Al_2O_3-B_2O_3: Eu~(2+)玻璃。制备了的MeSi_2O_2N_2: RE (Me=Ca, Sr; RE=Eu~(2+), Yb~(2+))荧光粉。研究了单相MeSi_2O_2N_2的晶体结构,阐明了Eu~(2+)激活的CaSi_2O_2N_2和SrSi_2O_2N_2,以及Yb~(2+)激活的SrSi_2O_2N_2光致发光特征。 通过溶胶-凝胶/高温煅烧法制备了Eu~(3+)和Pr~(3+)掺杂的MgGa_2O_4。形成了具有大量阳离子和阴离子空位的混合尖晶石结构,掺杂的稀土离子浓度达~4 %。由于掺杂的稀土离子与Mg~(2+)和Ga~(3+)的不耦合效应,使电子从基质晶格向~3P0 (Pr~(3+))和~5D0 (Eu~(3+))能级转移,从而分别导致了强烈的、单色蓝-绿光和红光的发射。