论文摘要
我国稀土资源丰富,稀土产业在世界稀土市场上占有举足轻重的地位。近年来,随着稀土分离、提存技术的进步和相关技术的促进,稀土功能材料特别是稀土发光材料的研究和应用得到了显著的发展。如何选择合适的基质材料和稀土离子以获得性能优异、发光效率较高的上转换发光材料是上转换发光领域中研究的一个热点。本文以寻找合适的氧化物基质来获得性能优异的、高发光效率的上转换发光材料为目标,应用发展的硝酸盐分解的方法制备了一系列稀土掺杂的氧化物材料,并研究探索了其发光的性能。首先,我们制备了Y2O3:Yb3+/Er3+粉末。在980 nm激光激发下,得到了样品的上转换发射光谱并且探讨了Li+的引入对Y2O3:Yb3+/Er3+红色上转换发光的调节及机理。由于Li+的引入能够改变Er3+所处的局域环境,从而提高了Y2O3:Yb3+/Er3+样品的红光上转换发射强度,当Li+掺杂浓度为5mol%时红光发射强度达到最大值。其次,采用发展的硝酸盐分解的方法制备了SrY2O4:Yb3+/Er3+粉末。在980 nm激光激发下观测到了Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁产生的549 nm绿光和661 nm的红光,且红绿光的相对发射强度比值随着Yb3+掺杂浓度的增加而增加。549 nm的绿光和661 nm的红光发射均是两光子过程。同时,我们也发现了在低激发功率的条件下,和激发能量一样Yb3+掺杂浓度对发射强度相对激发能量依赖的双对数斜率n也有重要的影响,相关结果为透明上转换陶瓷激光材料的研究奠定了基础。最后,应用发展的硝酸盐分解的方法制备了Sr3RAl2O7.5:Eu3+ （R=Y, Lu）和Sr3RAl2O7.5:Yb3+/Ho3+ （R=Y, Lu）粉末。利用Eu3+离子探针方法,分析了两种基质对稀土离子发光性能的影响,研究表明尽管两种基质具有相同的空间结构,但是Sr3YAl2O7.5的晶体对称性比Sr3LuAl2O7.5更低。在紫外激发下,得到了样品Sr3RAl2O7.5:Eu3+ （R=Y, Lu）的激发谱和发射谱,从而得到了两种基质中Eu3+不同的局域环境导致了发光性质明显变化的结论。用980 nm激光激发样品Sr3RAl2O7.5:Yb3+/Ho3+ （R=Y, Lu）均观测到了Ho3+的红、绿、近红外三个上转换发射带。另外,通过对Ho3+在Sr3YAl2O7.5和Sr3LuAl2O7.5基质中不同发射的讨论得出了基质的局域环境和声子能量导致了Ho3+在两种基质中有不同发光性质的结论。