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Bi~(3+)和几种稀土离子掺杂新型发光材料的合成及性质研究

李佳钰  
【摘要】:长余辉发光是指材料在吸收外部光源后,会将能量存储起来,在激发光源撤走后,室温下也可以持续发光的一种发光形式。如果想制备长余辉发光性质优异的样品,必须寻找合适的发光离子和具有合适缺陷的基质。发光材料作为荧光转换型白光LED重要组成之一,已经成为新一轮的研究热点。然而目前能被紫外光或蓝光芯片激发、能满足商用的荧光粉相对较少。所以,研究和开发具有优异性能的新型荧光粉对LED照明的发展有着重要的理论和现实意义。鉴于以上叙述,本论文工作主要围绕探索新型长余辉材料及白光LED用荧光粉材料展开,采用高温固相法合成了系列样品,并通过XRD、荧光光谱、余辉光谱及热释光谱等方法对样品进行表征,主要包括以下几个部分:1.通过高温固相法,以Mg_2SnO_4为基质,掺入Bi~(3+),成功合成了新型蓝色长余辉发光材料Mg_2SnO_4:Bi~(3+)。结果表明,用主发射为358 nm的外源紫外光激发下,该材料发射明亮的蓝光,将激发光源撤去后,样品可以产生蓝色的余辉,其余辉时间可达3 h。最后,提出并讨论了Mg_2SnO_4:Bi~(3+)材料中可能的余辉机理。2.合成了以Ba_3Y_4O_9为基质的新型橙红光荧光粉Ba_3Y_4O_9:Sm~(3+)。结果表明,Ba_3Y_4O_9:Sm~(3+)能够被410 nm的近紫外光有效激发。此外,讨论了Sm~(3+)离子浓度对发光强度的影响,并找寻最佳浓度样品,探讨了能量传递机制。另外,样品有较好的热稳定性,是潜在的白光LED用荧光粉材料。3.采用高温固相法合成了黄色荧光粉Ba_3Y_4O_9:Dy~(3+),并对其结构、发光、荧光寿命、热稳定性等进行了分析讨论。研究结果表明,Ba_3Y_4O_9:Dy~(3+)能够被300nm~400 nm的近紫外光有效激发。Ba_3Y_4O_9:Dy~(3+)荧光粉的发光位于黄光区域,而且材料拥有较好的热稳定性。4.采用高温固相法成功制备了近红外发光材料Ba_3Y_4O_9:RE~(3+)(RE~(3+)=Ho~(3+)、Er~(3+))。结果表明Ba_3Y_4O_9:RE~(3+)(RE~(3+)=Ho~(3+)、Er~(3+))系列样品既可以在近红外区域发光,又能在可见光区发射绿光,Ba_3Y_4O_9基质对稀土离子红外发光具有很好的激活能力,是一种很有潜力的红外发光材料。


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