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ZrO_2:RE和La_2O_3:RE材料发光性质的研究

刘晃清  
【摘要】: 本论文主要研究ZrO_2:RE纳米材料和体相材料的发光性质与La_2O_3:RE纳米材料和体相材料的制备及发光性质,用J—O理论对其掺Eu材料光学性能进行了计算,我们获得的结论如下: 两种掺杂纳米材料样品的发光与稀土的掺杂浓度、样品的制备过程以及退火温度有关。对于Eu掺杂的纳米材料,在相同紫外光的持续辐照下,不同样品的最强发射强度的变化均与紫外光辐照时间有关,而体材料没有这个现象发生。Eu掺杂的体材料的发光强度均强于其相应纳米材料的发光强度。Eu~(3+)离子掺杂的两种纳米材料的发光与老化时间有关,随老化时间的延长,电荷迁移带强度变弱。 两种Er~(3+)离子掺杂的纳米材料均难观察到它们的激发光谱。它们的上转换发射强度在相同的测量条件下,均弱于相应体相材料的上转换发光强度。两种Yb~(3+)和Er~(3+)共掺杂的材料在380nm荧光激发下只有绿色发光,没有红色发光,在~4S_(3/2)→~4I_(15/2)的跃迁发射的绿色发光中,560nm左右的发射位置不随Yb~(3+)离子浓度的变化而变化,而在545nm左右的发射位置与Yb~(3+)离子浓度有关。在980nm光激发下得到的上转换发光均与Yb~(3+)离子的掺杂浓度有关,Yb~(3+)离子的掺杂浓度提高时,红绿上转换发射强度变化很大。 利用J—O理论和发射光谱计算了ZrO_2:Eu~(3+),La_2O_3:Eu~(3+)材料包括纳米材料和体相材料的Ω_2和Ω_4参数,计算并分析了电偶极和电多极相互作用引起的~5D_0→~7F_2跃迁的共振能量传递的速率。在低掺杂浓度下,Eu离子之间~5D_0→~7F_2跃迁的共振能量传递速率小于它的自发辐射速率。在低掺杂浓度下Eu离子之间的能量传递可以不用考虑。 在相同的稀土掺杂条件、相同的制备方法和相同的测量条件下,La_2O_3:RE材料的发光强度远强于ZrO_2:RE材料的发光强度,即La_2O_3材料比ZrO_2材料更适宜于做发光基质材料。


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