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Gd_2O_3：Er，Bi和YAG：Ce，Bi荧光粉的制备与光谱性质研究

作　者: 许青海
导　师: 毛艳丽
学　校: 河南大学
专　业: 光学工程
关键词: Gd2O3:Er，Bi YAG:Ce，Bi 能量传递 光谱性质
分类号: O482.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


纳米稀土发光材料已广泛应用到照明、光信息传输、荧光标记等领域。纳米荧光材料尤其在提高光学显示器件空间分辨率方面有着独特优势,使得其在场发射器件,等离子体平板显示,阴极射线管和各种平板显示器上具有非常好的应用前景,因此,近年来有关提高现有纳米稀土发光材料的性能和探索新的纳米稀土发光材料的研究已引起越来越广泛的关注和兴趣。在荧光材料中掺杂敏化离子可以有效的提高某些荧光粉发光强度和效率,本论文在讨论了Gd2O3:Er和YAG:Ce纳米晶的光致发光特性的基础上,研究了Bi3+离子掺杂对Gd2O3:Er和YAG:Ce纳米晶的光致发光特性的影响,取得了一些有意义的结果。1.以柠檬酸作燃烧剂采用燃烧合成法制备了Gd2O3:Er纳米晶,用X射线衍射仪、紫外-可见-近红外分光光度计、荧光光谱仪等对Gd2O3:Er纳米晶的结构和发光性能进行了分析。结果显示均得到了纯立方相的Gd2O3:Er纳米晶,晶粒平均尺寸约为29.3 nm。在室温下分别研究了样品在376 nm激发时的发光性质和980 nm激发光激发时的上转换发射特性,均观测到了Er3+离子的强荧光发射,其主发射峰位置在559 nm处(Er3+的(2H11/2, 4S3/2)→4I15/2跃迁)。并分析和讨论了Er3+离子的掺杂浓度对Gd2O3:Er纳米晶发光性质的影响。2.燃烧法制备了不同Bi3+掺杂浓度的Gd2O3:Er,Bi纳米晶,掺Bi3+和未掺Bi3+样品的发射谱具有相似的形状,都表现出Er3+的特征发射,Gd2O3:Er,Bi纳米晶在559 nm处Er3+离子的特征发射峰强度显著增强且与Bi3+掺杂浓度有关。分析认为,由于Bi3+对紫外光有很强的吸收并且吸收的能量向Er3+离子转移的几率较大,导致Er3+离子的发射强度显著提高。当Bi3+离子的掺杂浓度较大时,多个Bi3+可能形成团聚体,这些团聚体充当捕获中心而无辐射的分散吸收的能量,使得Bi3+离子对Er3+离子的敏化效率显著减小,发光强度降低。3采用柠檬酸作燃烧剂用燃烧合成法制备出了的YAG:Ce纳米晶,在室温下分别用455nm激发纳米晶YAG:Ce时,观测到了Ce3+离子的强荧光特征发射。制备条件影响其发光性质,当Ce3+的掺杂浓度为6 mol%、退火温度为1000℃、柠檬酸与稀土离子配比（C/M）为2.0时发光性能最优。4.掺杂Bi3+后没有改变YAG:Ce的结构,但使得Ce3+离子的特征发射强度显著增强。当Bi3+离子掺杂浓度为6mol%时,Ce3+的发射峰的积分强度增加了几倍。这是由于Bi3+对紫外光有很强的吸收并且吸收的能量向Ce3+离子转移的几率较大,导致了Ce3+的发射强度显著提高。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-30
  1.1 稀土发光材料  10
  1.2 发光材料的分类  10-12
  1.3 光致发光的机理和一些基本概念  12-18
    1.3.1 光致发光的机理  12-13
    1.3.2 发光和猝灭  13
    1.3.3 能量传输机制  13-15
    1.3.4 稀土元素基态原子的电了层构型及光谱项  15-16
    1.3.5 稀土离子的能级和发光特性  16-17
    1.3.6 稀土发光材料的应用  17-18
  1.4 纳米稀土发光材料  18-22
    1.4.1 纳米稀土发光材料的光学特性  18-20
    1.4.2 纳米稀土发光材料的应用前景  20
    1.4.3 纳米稀土发光材料的制备方法  20-22
  1.5 光谱分析方法  22-25
  1.6 本论文工作的目的和意义  25-27
  参考文献  27-30
第2章 纳米晶Gd_2O_3:Er的制备与发光性质研究  30-44
  2.1 燃烧法制备Gd_2O_3:Er粉体  30-31
  2.2 纳米晶Gd_2O_3:Er的结构分析  31-33
  2.3 纳米晶Gd_2O_3:Er的发光性质研究  33-36
    2.3.1 Gd_2O_3:Er,Gd_2O_3的吸收光谱  33
    2.3.2 Gd_2O_3:Er的激发光谱  33-34
    2.3.3 Gd_2O_3:Er的发射光谱  34-36
  2.4 Er~(3+)离予掺杂浓度对Gd_2O_3:Er发光强度的影响  36-38
  2.5 Gd_2O_3:Er的上转换发光性质研究  38-40
  2.6 本章小节  40-41
  参考文献  41-44
第3章 Bi~(3+)掺杂Gd_2O_3:Er纳米晶的发光增强研究  44-55
  3.1 Gd_2O_3:Er,Bi粉末的实验室制备  45
  3.2 Gd_2O_3:Er,Bi粉末的X射线衍射图  45-47
  3.3 Gd_2O_3:Er,Bi粉末的光谱性质  47-52
    3.3.1 Gd_2O_3:Er与Gd_2O_3:Er,Bi粉末的激发光谱  47-48
    3.3.2 Gd_2O_3:Er,Gd_2O_:Er,Bi和Gd_2O_3:Bi粉末的发射光谱  48-49
    3.3.3 Bi~(3+)掺杂浓度对Gd_2O_3:Er粉末发光强度的影响  49-52
  3.4 本章小节  52-53
  参考文献  53-55
第4章 YAG:Ce与YAG:Ce,Bi荧光粉的制备和光谱特性  55-66
  4.1 YAG:Ce与YAG:Ce,Bi荧光粉的制备  55-56
    4.1.1 试剂  55-56
    4.1.2 样品的合成  56
  4.2 YAG:Ce;YAG:Bi和YAG:Ce,Bi粉末的X射线衍射图  56-57
  4.3 YAG:Ce的光谱性质  57-59
  4.4 YAG:Ce,Bi的光谱性质  59-62
    4.4.1 YAG:Ce,Bi与YAG:Ce粉末的激发光谱  59
    4.4.2 YAG:Ce,Bi与YAG:Ce粉末的发射光谱  59-60
    4.4.3 Bi~(3+)掺杂浓度对YAG:Ce,Bi粉末发光强度的影响  60-62
  4.5 结论  62-64
  参考文献  64-66
结论与展望  66-67
攻读硕士期间完成的论文  67-68
致谢  68

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质 > 光学性质 > 发光学
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