稀土Pr3+或Nd3+掺杂的真空紫外荧光材料发光性质的研究

论文摘要

稀土掺杂的真空紫外荧光材料有望应用在无汞荧光灯，高效等离子体显示器件，和快速闪烁体方面，近年来随着同步辐射设备等真空紫外实验手段的不断完善和对真空紫外荧光材料应用价值的不断认识，大量的真空紫外荧光材料被广泛研究，其目的是为了开发更加实用的真空紫外荧光材料，同时扩展对于稀土离子高能态性质的认识，因此对于真空紫外荧光材料的研究不仅是实际应用的需要，同时也是稀土离子能级理论发展的必然。本文研究的内容主要分为以下几部分：1．验证了原始的和修正的Judd-Ofelt理论在SrAl12O19和LaF3中Pr3+1S0能级的适用性，结果表明：应用修正的Judd-Ofelt理论可以获得更加接近实验值的计算值，因此在Pr3+1S0能级适用Judd-Ofelt理论时，对其进行修正是必要的。2．研究了Pr3+掺杂的SrAl12O19和Y3Al5O12中缺陷对Pr3+发光的影响和SrB4O7和LaB3O6体系中Pr3+1S0的热激发过程。结果表明：在20K下基质的缺陷发射会较强，在100K以上1S0态的热激发过程会增强，二者都会降低Pr3+1S0发射的量子效率，因此在高效量子剪裁材料中，应该避免这两个过程的出现。3．研究了LiLuF4：Pr3+或Nd3+的真空紫外发光性质，从激发光谱和衰减曲线都可以判断Lu3+到Pr3+或Nd3+有能量传递过程。在大于基质带隙能量的65nm或90nm激发下，Pr3+或Nd3+4fn-15d发射的衰减曲线是双指数线型，这是由Pr3+或Nd3+到缺陷的能量传递过程所导致的。LiLuF4：Pr3+或Nd3+4fn-15d发射的衰减时间小于17．5ns，因此从响应时间方面来说，LiLuF4：Pr3+或Nd3+是很有前景的闪烁体材料。4．研究了粉末和单晶YPO4:Nd3+在不同温度，不同激发波长或发射波长和不同浓度下的光谱和衰减性质，结果表明在大于带隙宽度激发下，单晶样品表现出更强的缺陷发光性质，在低于带隙宽度激发下，粉末样品有更强的缺陷发光特性，二者均在200K时，Nd3+4fn-15d发射衰减曲线具有较慢的上升沿时间，但其衰减时间均小于9ns，因此从响应时间角度分析，YPO4：Nd3+也是较好的闪烁体材料。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 稀土的应用
• 1.1.1 稀土在发光材料中的应用
• 1.1.2 稀土在其它领域的应用
• 1.2 稀土掺杂的真空紫外荧光材料的研究
• 1.2.1 量子剪裁材料的研究
• 1.2.2 闪烁体材料的研究
• 1.3 本文研究的内容
• 3+1S₀能级的适用性'>2 Judd-Ofelt理论在Pr³⁺¹S₀能级的适用性
• 2.1 引言
• 2.2 Judd-Ofelt理论的推导和修正
• 2.2.1 稀土离子电偶极跃迁的Judd-Ofelt理论的推导
• 2.2.2 稀土离子电偶极跃迁的Judd-Ofelt理论的修正
• 3+1S₀能级的适用'>2.3 修正的Judd-Ofelt理论对于Pr³⁺¹S₀能级的适用
• 2.3.1 实验部分
• 12O₁₉中Pr³⁺¹S₀能级的适用'>2.3.2 Judd-Ofelt理论对于SrAl₁₂O₁₉中Pr³⁺¹S₀能级的适用
• 3中Pr³⁺¹S₀能级的适用'>2.3.3 Judd-Ofelt理论对于LaF₃中Pr³⁺¹S₀能级的适用
• 2.4 本章小结
• 3+铝酸盐中的缺陷发射和硼酸盐中的热激发'>3 掺Pr³⁺铝酸盐中的缺陷发射和硼酸盐中的热激发
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 样品的制备和表征
• 3.2.2 光谱和衰减寿命的测试
• 3+的发光性质'>3.3 铝酸盐中Pr³⁺的发光性质
• 12O₁₉:Pr³⁺和Y₃Al₅O₁₂:Pr³⁺的真空紫外光谱'>3.3.1 SrAl₁₂O₁₉:Pr³⁺和Y₃Al₅O₁₂:Pr³⁺的真空紫外光谱
• 3.3.2 样品光谱的测试结果和分析
• 3+的发光性质'>3.4 硼酸盐中Pr³⁺的发光性质
• 4O₇:Pr³⁺和LaB₃O₆:Pr³⁺的真空紫外光谱和衰减曲线'>3.4.1 SrB₄O₇:Pr³⁺和LaB₃O₆:Pr³⁺的真空紫外光谱和衰减曲线
• 3.4.2 样品光谱和衰减曲线的测试结果和分析
• 3.5 本章小结
• 4:Pr³⁺和LiLuF₄:Nd³⁺的发光过程'>4 真空紫外光激发下LiLuF₄:Pr³⁺和LiLuF₄:Nd³⁺的发光过程
• 4.1 引言
• 4.2 实验样品的合成和表征
• 4.2.1 实验样品的制备
• 4.2.2 实验样品的表征
• 4:Pr³⁺的时间分辨光谱和衰减曲线'>4.3 LiLuF₄:Pr³⁺的时间分辨光谱和衰减曲线
• 4:Pr³⁺的时间分辨光谱'>4.3.1 LiLuF₄:Pr³⁺的时间分辨光谱
• 4:Pr³⁺的衰减曲线'>4.3.2 LiLuF₄:Pr³⁺的衰减曲线
• 4.3.3 实验结果分析和讨论
• 4:Nd³⁺的时间分辨光谱和衰减曲线'>4.4 LiLuF₄:Nd³⁺的时间分辨光谱和衰减曲线
• 4:Nd³⁺的时间分辨光谱'>4.4.1 LiLuF₄:Nd³⁺的时间分辨光谱
• 4:Nd³⁺的衰减曲线'>4.4.2 LiLuF₄:Nd³⁺的衰减曲线
• 4.4.3 实验结果分析和讨论
• 4.5 本章小结
• 4:Nd³⁺的发光过程'>5 真空紫外光激发下YPO₄:Nd³⁺的发光过程
• 5.1 引言
• 5.2 实验样品的制备和表征
• 5.2.1 实验样品
• 5.2.2 实验样品的表征
• 4的发光性质'>5.3 纯YPO₄的发光性质
• 4中缺陷发光的光谱性质'>5.3.1 纯YPO₄中缺陷发光的光谱性质
• 4中缺陷发光的衰减性质'>5.3.2 纯YPO₄中缺陷发光的衰减性质
• 4发光性质的测量结果和讨论'>5.3.3 纯YPO₄发光性质的测量结果和讨论
• 4:Nd³⁺单晶样品中Nd³⁺4f³→4f³发光性质'>5.4 YPO₄:Nd³⁺单晶样品中Nd³⁺4f³→4f³发光性质
• 4:0.05%Nd³⁺单晶中Nd³⁺的高分辨发射光谱'>5.4.1 YPO₄:0.05%Nd³⁺单晶中Nd³⁺的高分辨发射光谱
• 4:0.05%Nd³⁺单晶样品中Nd³⁺4f³→4f³发射的衰减寿命'>5.4.2 YPO₄:0.05%Nd³⁺单晶样品中Nd³⁺4f³→4f³发射的衰减寿命
• 4:Nd³⁺中Nd³⁺4f³→4f³发光的实验结果和讨论'>5.4.3 YPO₄:Nd³⁺中Nd³⁺4f³→4f³发光的实验结果和讨论
• 4:Nd³⁺粉末样品的发光性质'>5.5 YPO₄:Nd³⁺粉末样品的发光性质
• 4:Nd³⁺粉末样品的光谱性质'>5.5.1 YPO₄:Nd³⁺粉末样品的光谱性质
• 4:Nd³⁺粉末样品的发光衰减性质'>5.5.2 YPO₄:Nd³⁺粉末样品的发光衰减性质
• 4:Nd³⁺粉末样品的发光测量结果和讨论'>5.5.3 YPO₄:Nd³⁺粉末样品的发光测量结果和讨论
• 4:Nd³⁺单晶样品的发光性质'>5.6 YPO₄:Nd³⁺单晶样品的发光性质
• 4:Nd³⁺单晶样品的光谱性质'>5.6.1 YPO₄:Nd³⁺单晶样品的光谱性质
• 4:Nd³⁺单晶样品的发光衰减性质'>5.6.2 YPO₄:Nd³⁺单晶样品的发光衰减性质
• 4:Nd³⁺单晶样品的发光测量结果和讨论'>5.6.3 YPO₄:Nd³⁺单晶样品的发光测量结果和讨论
• 5.7 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集