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镧系掺杂NaREF4（RE=Gd,Y,Lu）的固相合成及其发光性质研究

镧系掺杂NaREF4（RE=Gd,Y,Lu）的固相合成及其发光性质研究

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作者：徐美娥云南师范大学

学位级别：硕士

镧系掺杂的发光材料具有独特的光学性能,在平面显示发光器件、生物标记和成像、增强太阳能电池等领域都有应用。特别是无机氟化物,因其具有声子能量低和化学稳定性好等特点而备受关注。论文采用NaREF4:(RE=Gd,Y,Lu)作为基质材料,主要利... 详细信息

镧系掺杂的发光材料具有独特的光学性能,在平面显示发光器件、生物标记和成像、增强太阳能电池等领域都有应用。特别是无机氟化物,因其具有声子能量低和化学稳定性好等特点而备受关注。论文采用NaREF4:(RE=Gd,Y,Lu)作为基质材料,主要利用中温固相法得到了不同形貌的四氟化物。通过单掺杂,共掺杂,三掺杂得到 NaREF4:xLn3+(RE=Gd,Y,Lu;Ln3+=Dy3+,Tb3+,Eu3+)系列多种发光效果优良的荧光粉。并采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱等仪器(PL)对荧光粉的物相结构、形貌尺寸、发光性能进行了研究。主要研究内容如下:1.采用固相法在100-300℃的条件下反应5-10 h成功制备得到NaREF4:xLn3+(RE=Gd,Y,Lu;Ln3+=Dy3+,Tb3+,Eu3+)系列荧光粉。将得到的样品在400-500℃下进行退火处理。XRD结果表明:退火处理后样品的衍射峰更尖锐且结晶更好。光谱结果表明:NaREF4:xDy3+的特征发射为4F9/2→6H15/2(478 nm)。NaREF4:xTb3+的特征发射为5D4→7F5(543 nm)。NaREF4:xEu3+的绿色特征发射为5D0→7F1(591 nm)。多数情况下退火处理能提高样品的发射强度。2.经500℃退火处理过的NaGdF4:xEu3+系列样品,当Eu3+掺杂浓度较低时,Eu3+不仅可以从较低的5D0能级发射,还可以从较高的激发态5D1,2,3发射。论文探究了 Gd3+与Dy3+、Tb3+和Eu3+之间可能存在的能量传递。从而制备了一系列共掺杂和三掺杂的多色荧光粉:NaGdF4:0.05Dy3+,xTb3+、NaGdF4:0.07Tb3+,xEu3+、NaGdF4:0.04Dy3+,0.04Tb3+,xEu3+。随着 Eu3+掺杂量的增大NaGdF4:0.07Tb3+,xEu3+样品的发光颜色由绿色、黄色趋于橙红色区域,NaGdF4:0.04Dy3+,0.04Tb3+,xEu3+样品的发光颜色由蓝绿色、黄色趋向于橙红色。3.光谱结果表明:在 350 nm 激发波长下 NaREF4:0.05Dy3+,xTb3+(RE=Y,Lu)系列荧光粉中同时存在Dy3+和Tb3+的特征发射。论文采用中温固相法成功制备Dy3+、Tb3+和 Eu3+三掺杂的荧光粉 NaREF4:0.05Dy3+,0.05Tb3+,xEu3+(RE=Y,Lu)且样品的发光颜色由蓝绿色趋于白色区域,这实现了多种离子的共同发射。4.比较 NaREF4:xLn3+(RE=Gd,Y,Lu;Ln3+=Dy3+,Tb3+,Eu3+)三个系列的色度坐标可以发现,样品的发光颜色与基质材料、镧系离子掺杂浓度和退火有关,其中退火的影响较小。三掺杂样品中Dy3+离子将能量传递给Tb3+离子,Tb3+离子将能量传递给Eu3+离子实现了多种离子的共同发射。通过改变掺杂离子种类、浓度和退火可以得到多色荧光粉。

关键词：稀土氟化物中温固相反应共/三掺杂多色可调发光发光性能

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