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GdMgB_5O_(10):Ln(Eu~(3+),Er~(3+),Tb~(3+),Pr~(3+),Mn~(2+))量子剪裁与真空紫外光谱的研究

高秀平  
【摘要】:为适应无汞荧光灯和等离子体平板显示(PDP)技术的发展,探寻新型量子剪裁材料成为真空紫外光(VUV)激发下高效发光材料研究的新途径。科学家们已经证实的量子剪裁体系多为氟化物,由于它们在VUV下的不稳定性和氟化物的活性,以及氟化物基质在VUV波段的弱吸收、能量转换效率低,所以没有实际应用价值。与氟化物比较,氧化物在VUV区有更强的吸收,且更易于制备。另外,因为Gd~(3+)有丰富的能级结构,能在能量传递中起到重要作用,所以本文选择GdMgB_5O_(10)为基质,研究其在VUV范围的发光性质及“Gd~(3+)-Eu~(3+)”离子对、“Er~(3+)-Gd~(3+)-Tb~(3+)”离子对、“Pr~(3+)-Mn~(2+)”离子对的“量子剪裁”现象,以期在更为实用的氧化物体系中实现量子剪裁。 本文以硝酸盐热分解法合成了GdMgB_5O_(10),运用X射线衍射(XRD)、紫外光谱(UV spectra)、真空紫外光谱(VUV spectra)等手段研究了掺杂稀土离子后的晶体结构和发光特性。结果表明: 1.Gd_(1-x)MgB_5O_(10):xEu~(3+)在147nm激发下的主发射峰位于610nm,室温下最佳掺杂浓度为x=0.5%,其主发射峰强度约为(Y,Gd)BO_3:Eu~(3+)主峰的50%。由于基质中Gd~(3+)离子200nm附近的~8S_(7/2)→~6G_J跃迁激发叠加在波长范围宽且激发效率高的CTS激发带之上,激发能容易散失给CTS,这不利于Gd~(3+)-Eu~(3+)之间交叉弛豫方式的能量传递,因此,在此体系中几乎观测不到Gd~(3+)-Eu~(3+)对的量子剪裁现象。 2.147nm激发下,在Gd_(0.99)MgB_5O_(10):Pr_(0.01)中观察到Pr~(3+)离子的级连发射,其第一个光子发射位于345nm(~S_0→~1D_2),第二个光子位于585nm(~1D_2→~3H_4)和695nm(~1D_2→~3H_5)。GdMg_(1-x)B_5O_(10):Mn_x在147nm激发下的发射谱是位于630nm的红色宽带发射,属于Mn~(2+)的~4T_1→~6A_1能级跃迁发射,室温下最佳掺杂浓度在x=5%左右。Gd_(0.99)Mg_(0.98) B_5O_(10):Pr_(0.01),Mn_(0.02)中可以实现“Pr~(3+)-Mn~(2+)”量子剪裁,Mn~(2+)的红光发射被增强。 3.147nm激发下,Gd_(1-x)MgB_5O_(10):xTb~(3+)的主发射峰位于543nm(~5D_4→~7F_5),室温下最佳掺杂浓度在x=15%左右。激发谱表明发生了Gd~(3+)→Tb~(3+)的能量传递。147nm激发下,Er~(3+)在GdMgB_5O_(10)中没有发射,但是Er~(3+)增强了Gd~(3+)的发射,表明


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