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稀土掺杂纳米氧化物及玻璃的发光性质研究

稀土掺杂纳米氧化物及玻璃的发光性质研究

作者：孙宝娟中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

学位级别：硕士

本论文主要包括三部分：(1)不同掺杂离子对YO:Eu纳米晶结构和发光性质的影响与比较;(2)紫外光诱导的Eu掺杂氧化物玻璃电荷迁移带的变化;(3)Tm／Yb共掺杂的YO纳米晶的上转换发光性质的研究。具体情况如下： (1)采用燃烧法制备不同掺... 详细信息

本论文主要包括三部分：(1)不同掺杂离子对YO:Eu纳米晶结构和发光性质的影响与比较;(2)紫外光诱导的Eu掺杂氧化物玻璃电荷迁移带的变化;(3)Tm／Yb共掺杂的YO纳米晶的上转换发光性质的研究。具体情况如下： (1)采用燃烧法制备不同掺杂的纳米YO:Eu粉末。系统的研究了不同掺杂离子(M：Li、Na、K、Mg、Sr、Ba、B、Al)对YO:Eu纳米材料结构、发光性质及其寿命的影响。比较发现，掺杂不仅可以调节纳米材料的尺寸，还可以影响材料的结晶性，尤其是后者对发光性质和荧光动力学过程，如荧光强度、电荷迁移带的位置、D的寿命等，产生强烈的影响。 (2)在紫外光辐照下，Eu掺杂的氧化物玻璃电荷迁移带强度降低，通过研究辐照与激光的功率密度、波长的关系，发现这种变化属于单光子过程，并具有频率选择性。暗恢复过程的研究表明，光辐照后光谱的强度有恢复到辐照前强度的趋势，拟合发现存在两个恢复常数，一个为2.5小时，另外一个特别长。研究表明这种紫外光诱导的电荷迁移带变化是由于Eu离子周围局域环境发生的变化引起的。 (3)研究了Tm／Yb共掺杂的YO纳米晶的上转换发光性质。变功率的研究表明，上转换发光的强度与978nm激光二极管的功率并不是简单的平方或三次方关系，蓝光上转换发光强度在强功率辐照下有明显的减小。

关键词：稀土 Y2O3纳米晶电荷迁移带结晶性表面态上转换发光紫外光诱导寿命

镧系离子及3d过渡金属离子在发光材料中杂质能级的研究

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镧系离子及3d过渡金属离子在发光材料中杂质能级的研究

作者：戴兆祥合肥工业大学

学位级别：硕士

在发光材料中,离子的掺杂会在基质中引入杂质能级,影响着材料的发光性质。镧系离子以及3d过渡金属离子作为常见的激活剂,广泛应用于发光材料中,对其形成的杂质能级规律的研究具有重要意义。因此,本论文分别对镧系离子以及部分3d过渡金... 详细信息

在发光材料中,离子的掺杂会在基质中引入杂质能级,影响着材料的发光性质。镧系离子以及3d过渡金属离子作为常见的激活剂,广泛应用于发光材料中,对其形成的杂质能级规律的研究具有重要意义。因此,本论文分别对镧系离子以及部分3d过渡金属离子的杂质能级位置进行了探索。首先,在第三章中通过高温固相法合成了Ca Al Ga O:Ln(Ln=Eu,Tb,Sm,Dy)和共掺杂荧光粉Ca Al Ga O:Ln,RE(Ln=Eu,RE=Tb,Sm)。并对这些样品的光学性质和热释光进行了测量。以614nm作为监测波长,得到了Ca Al Ga O:Eu在230-300nm存在一个宽峰,这个峰是O→Eu的电荷迁移带(CT)造成的,峰值为264nm。利用化学位移模型,将Eu的电荷迁移带和估计的U(6)值结合起来,构建了二价和三价镧系稀土离子在Ca Al Ga O中的真空相对束缚能级图(VRBE)。在此基础上,通过对样品热释光的研究,发现了Sm的引入可以形成电子陷阱,Tb和Pr可形成空穴陷阱。最终发现了VRBE与陷阱深度之间存在的对应关系,并以该关系解释了Sr La Al O:Tb的余辉现象。在第四章中研究了3d过渡金属离子在宽禁带化合物中引起的杂质能级位置,并且探索了这些杂质能级随着基质改变而产生的变化规律。通过文献收集了Mn,Cr,Fe在八面体中的CT值,得到了Mn,Cr,Fe在不同基质中的能级位置。发现了这些能级位置与价带顶(VBM)位置之间存在一个线性的变化规律,提出了一种新的关于获得3d过渡金属离子杂质能级的方法,并用分子轨道理论解释了这一方法。同时实验合成了Ca AlO:TM(TM=Fe,Ni,Ti,Cu),通过测量这些样品的吸收光谱,得到了这些离子在四面体中形成的杂质能级位置。令人惊喜的是,发现了样品Ca AlO:Cu在240nm激发下会发出蓝绿色的光,为探索Cu掺杂的荧光粉提供了一个新的研究方向。针对Mn掺杂的发光材料,在第五章中,基于第一性原理计算,我们得到了Mn掺杂YAlO(YAG),KTi F(KTF)和Zn Ti F?6HO(ZTF)的电子结构。通过对比Mn在这些基质中形成的杂质能级位置与VBM之差,提出了空穴类型(hole-type)的猝灭机理,并对这一新的猝灭机理进行了论述。对于外来的杂质离子来说,如果此杂质离子带来了空穴类型的缺陷,则可以使Mn离子稳定在在+4价,增强Mn掺杂荧光粉的发射强度。因此这一机理可以对Mn的发光性质进行更加深刻的解释,同时研究者们也可以利用这一机理,通过调节基质的化学成分设计出性能更好的Mn掺杂的发光材料。

关键词：电荷迁移带真空相对束缚能价带顶猝灭机理

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双钙钛矿型钨钼酸盐荧光粉的制备及性能研究

双钙钛矿型钨钼酸盐荧光粉的制备及性能研究

作者：徐泰昕长春理工大学

学位级别：硕士

能源问题一直以来就是经济发展社会进步路上不得不面对的重要问题。所以全球能源危机的解决刻不容缓。发光二极管(LED)因其具有发光效率高,节能性好等优点,使其成为取代白炽灯等传统光源的优秀新兴光源。而钨钼酸盐因其有着优异的物理... 详细信息

能源问题一直以来就是经济发展社会进步路上不得不面对的重要问题。所以全球能源危机的解决刻不容缓。发光二极管(LED)因其具有发光效率高,节能性好等优点,使其成为取代白炽灯等传统光源的优秀新兴光源。而钨钼酸盐因其有着优异的物理化学稳定性。并且在近紫外光区存在着O→W/Mo的电荷转移,继而可以表现出宽大的激发峰,是用于LED荧光材料的研究热点之一。本文采用高温固相法制备了以双钙钛矿结构的SrCa WO为基质,在Ca格位掺杂Eu,Dy,Sm的荧光粉。制备以SrCa Mo O为基质,在Ca格位掺杂Eu。并通过钨离子对钼离子的逐步取代得到各方面性能更好的SrCa(WMo)O:Eu荧光粉。制备以BaZn WO为基质,在Zn格位掺杂Eu,Sm,Pr的荧光粉。通过各类测试手段对样品的性能进行表征。具体实验结果如下:(1)对SrCa WO:Eu样品进行了GSAS结构精修,确定了稀土离子Eu进入了SrCa WO晶体Ca格位,并占据对称性较高的Ca/O的八面体格位。SrCa WO:Re(Eu,Dy,Sm)的激发峰主要处在电荷迁移带(CTB)附近。通过拟合确定其浓度猝灭原因皆为电偶极-电偶极作用。且三种荧光粉皆有良好的热稳定性,在工作温度为420K时,发光强度可以达到最强发光强度的85%。当工作温度为480K时,三种样品的发光强度也能达到60%,是合格的LED用荧光粉材料。通过测试与拟合得出最佳浓度样品的荧光寿命。在SrCa WO:Re(Eu,Dy,Sm)中引入补偿电荷(M=Li,Na,K),提高了样品的发光强度,其中Na作为补偿电荷时荧光粉发光强度最强。(2)SrCa Mo O:Eu荧光粉激发峰位于近紫外区域的397nm附近,主要的发射峰位于596nm处归属于磁偶极跃迁。在Eu取代Ca格位的情况下,确定以Na为补偿电荷时样品的发光性能最好。为了改善SrCa Mo O:Eu的热稳定性,采取W逐步取代Mo的方法,得到了激发峰位于近紫外区域397nm处的样品,且热稳定性较好,发光强度高于SrCaMo O:0.1Eu的SrCaMoWO:0.1Eu荧光粉。(3)在BaZn WO:Re(Eu,Sm,Pr)荧光粉中,激发峰位于电荷迁移带(CTB),并且其浓度猝灭原因皆为电偶极-电偶极作用。在稀土离子取代Zn格位的条件下,探究电荷补偿剂(M=Li,Na,K)对BaZn WO:Re(Eu,Sm,Pr)性能的影响。确定在三种稀土离子取代Zn时以Li为补偿电荷时,荧光粉发光强度最强。

关键词：钨酸盐钼酸盐高温固相法发光性能电荷迁移带

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一些三价稀土离子在碘氧化镧中的发光

发光学报 1985年第3期 216-221页

作者：李有谟芦洪德李继文苗秀琴中国科学院长春应用化学研究所

本文报导了碘氧化镧的合成和一些稀土离子在其中的发光。碘氧化镧是一具有低声子能量的基质,发光光谱表明一些稀土离子如Er;等的较高激发态的辐射跃迁可以被观察到。碘氧化镧在240nm处有一较强吸收,并能把能量传递给其它稀土发光中心,... 详细信息

本文报导了碘氧化镧的合成和一些稀土离子在其中的发光。碘氧化镧是一具有低声子能量的基质,发光光谱表明一些稀土离子如Er;等的较高激发态的辐射跃迁可以被观察到。碘氧化镧在240nm处有一较强吸收,并能把能量传递给其它稀土发光中心,这是基质敏化的一个较好例子。而Eu;在这基质中发光很弱,对此作了简单讨论。

关键词：稀土离子高激发态辐射跃迁发光光谱无辐射弛豫过程激发光谱氧化镧镧化合物电荷迁移带宽带发射稀土发光

稀土离子(R)激活燐光体的化学与物理(下)

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稀土 1984年第2期 59-67页

作者： G·Blasse 石春山

三、稀土离子激活磷光体的化学1.组成对能级和跃迁几率的影响如所予料的一样,稀土离子的环境对其4f能级的影响是非常微弱的,只引起这些能级的很弱的晶场劈裂(见二、3)。环境不同产生的劈裂不同,因此发射光谱也就稍有差异(见图5a、b)利用这

关键词：电荷迁移态 Eu 磷光体电荷迁移带稀土离子

高激发功率密度与真空条件下的特殊上转换发光过程

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科技成果管理与研究 2013年第5期 64-66页

作者：陈晓

一、研究摘要通常上转换研究主要集中讨论稀土离子的f—f跃迁机制中，如何改进优化低声子基质材料的问题，其发光颜色调配由多组分掺杂来实现。该项目的创新性在于获得由d组态、激子及电荷迁移带跃迁形成的，选择定则允许的非f～f跃迁... 详细信息

一、研究摘要通常上转换研究主要集中讨论稀土离子的f—f跃迁机制中，如何改进优化低声子基质材料的问题，其发光颜色调配由多组分掺杂来实现。该项目的创新性在于获得由d组态、激子及电荷迁移带跃迁形成的，选择定则允许的非f～f跃迁型上转换发光过程，并探讨其中特殊的上转换机制。通过高激发功率密度与真空条件，

关键词：上转换机制发光过程真空条件功率密度高激发电荷迁移带稀土离子基质材料

Au/Au^(3+)对硅酸盐玻璃中Eu^(3+)发光性质的影响

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长春理工大学学报（自然科学版） 2009年第2期32卷 304-306页

作者：刘钟馨王建鑫海南大学材料与化工学院热带生物资源教育部重点实验室海口570228 中油管道长春分公司长春130022

采用熔融法制备了新颖的单掺Eu3+,Au/Eu3+和Au3+/Eu3+共掺的硅酸盐玻璃,并对这些玻璃的发光特性进行了初步研究。测试了玻璃的吸收光谱、激发光谱和发射光谱。在经过还原热处理的样品中观察到了强的Au表面等离子共振吸收带,证明了体系... 详细信息

采用熔融法制备了新颖的单掺Eu3+,Au/Eu3+和Au3+/Eu3+共掺的硅酸盐玻璃,并对这些玻璃的发光特性进行了初步研究。测试了玻璃的吸收光谱、激发光谱和发射光谱。在经过还原热处理的样品中观察到了强的Au表面等离子共振吸收带,证明了体系中确实有Au的存在。结果表明由于Au3+的存在使得O2与Au3+发生电荷迁移,电荷迁移带的强度明显增强,发光强度在电荷迁移带(CT)240nm激发下有所增强,而在共振激发(394nm)下却减弱了。Eu3+荧光衰减寿命没有明显变化。

关键词：硅酸盐玻璃电荷迁移带

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光学材料发光材料、荧光材料

中国光学 2005年第1期 91-94页

O482．31 2005010691 金属离子表面修饰对纳米ZnS:Mn2+溶胶发光性质的影响=Luminescent properties of colloidal ZnS:Mn2+nano- particles:surface modification with metallic ions[刊,中]／陈力(中科院长春光机所激发态物理重点实验室．吉林．长春(130033))．张家骅…∥发光学报．-2004．25(1)．-72- 76 利用胶体化学共沉淀方法制备了纳米ZnS:M,2+乙醇溶胶,观察到Zn2+的引入对内部Mn2+的4T1→6A1跃迁的580 nm橙色发光有激活作用。

关键词：多孔硅微腔发光材料发光学发光强度激发态电荷迁移带荧光粉光致发光特性发射光谱国家重点实验室

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氟磷酸盐玻璃中Ti3+的发光研究

中国激光 1984年第9期 558-560页

作者：刘慧民干福熹中国科学院上海光机所

制备了掺钛氟磷酸盐玻璃,对其吸收光谱作了测定。并用紫外激发,观察到Ti3+的可见发光。实验发现,在5290有一不对称吸收带,在6850有一肩。本文认为紫外高强度吸收属于Ti4+和Ti3+的电荷迁移跃迁。

关键词：氟磷酸盐玻璃电荷迁移带紫外激发激发光谱 Ti