Ce3+掺杂及Ce3+，Tb3+共掺杂12CaO·7Al2O3的制备及光学性质研究

论文摘要

本文采用高温固相法制备了近紫外光激发的蓝色荧光粉:12CaO·7Al2O3:Ce3+(C12A7:Ce3+)和绿色12CaO·7Al2O3:Ce3+,Tb3+(C12A7:Ce3+,Tb3+)。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜、激发光谱,发射光谱等测试对样品的微结构和光学性质进行了研究,并采用Dexter能量传递理论,较深入地研究了(C12A7:Ce3+,Tb3+)样品中Ce3+→Tb3+的能量传递过程。XRD结果表明我们获得笼状结构的单相C12A7:Ce3+和C12A7:Ce3+,Tb3+粉末,同时Ce3+和Tb3+均掺入到晶体中,取代Ca2+离子格位。通过扫描电镜照片观察到合成的C12A7:Ce,Tb粉末的平均粒径大小约为2μm。C12A7:Ce3+的有效激发范围位于312– 386 nm,在350 nm波长紫外光激发下,其发射光谱为范围在380– 590 nm的形状不对称宽带,主峰位于432 nm,来源于Ce3+离子的5d1→2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。通过高斯拟合,计算出两基态的能级差约为1550 cm-1-。制备的三个浓度的样品,激发光谱和发射光谱基本一致,未观察到文献报道的红移现象。在350 nm波长(Ce3+的有效激发波长)激发下,由于Ce3+→Tb3+的能量传递作用,在C12A7:Ce3+,Tb3+中同时观察到Ce3+,Tb3+离子的发射。其中Ce3+离子的蓝光发射较弱,而Tb3+离子的5D4→7FJ （J=6、5、4、3）的绿光发射很强,峰值位于543 nm。通过计算得Ce3+→Tb3+间的能量传递效率可高达99%。基于Dexter的能量传递理论,利用不同浓度共掺杂样品的发射光谱,我们的计算结果表明Ce3+→Tb3+间的共振型能量传递是通过电偶极-电偶极相互作用实现的,能量传递的临界距离R0约为4.02（A|°）。我们的实验结论表明C12A7:Ce3+可以作为近紫光激发的蓝色荧光粉;C12A7:Ce3+,Tb3+的高效绿色发射非常适合用于近紫光激发的白光LED;同时C12A7是一种优良的稀土掺杂发光基质材料,在照明,显示等领域具有十分诱人的潜在应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 2O₃ 基本性质'>1.1 12CaO·7Al₂O₃基本性质
• 1.2 白光LED 简述
• 3+离子发光特性及Ce³⁺ 激活的LED 用荧光材料'>1.3 Ce³⁺离子发光特性及Ce³⁺ 激活的LED 用荧光材料
• 3+离子的发光特性'>1.4 Tb³⁺离子的发光特性
• 1.5 稀土离子间的能量传递理论
• 1.6 本论文的选题依据
• 第二章 实验部分
• 2.1 样品的制备
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 实验设备
• 2.1.3 样品制备方法
• 2.2 样品的表征
• 2.2.1 XRD
• 2.2.2 荧光
• 2.2.3 扫描电子显微镜
• 2O₃：Ce³⁺的制备及其发光特性的研究'>第三章 12CaO·7Al₂O₃：Ce³⁺的制备及其发光特性的研究
• 2O₃：x%Ce³⁺ 的制备'>3.1 12CaO·7Al₂O₃：x%Ce³⁺的制备
• 3.2 结果与讨论
• 2O₃：x% Ce³⁺ 的XRD 和SEM'>3.2.1 12CaO·7Al₂O₃：x% Ce³⁺ 的XRD 和SEM
• 2O₃：x%Ce³⁺ 的光谱性质'>3.2.2 12CaO·7Al₂O₃：x%Ce³⁺的光谱性质
• 3.3 本章小结
• 2O₃：Ce³⁺,Tb³⁺ 的制备和光学性质研究'>第四章 12CaO·7Al₂O₃：Ce³⁺,Tb³⁺的制备和光学性质研究
• 2O₃：x%Ce³⁺, y%Tb³⁺ 的制备'>4.1 12CaO·7Al₂O₃：x%Ce³⁺, y%Tb³⁺的制备
• 4.2 结果与讨论
• 2O₃:x%Ce³⁺, y%Tb³⁺ 的XRD 和SEM'>4.2.1 12CaO·7Al₂O₃:x%Ce³⁺, y%Tb³⁺ 的XRD 和SEM
• 2O₃:x%Ce³⁺, y%Tb³⁺ 的光谱性质'>4.2.2 12CaO·7Al₂O₃:x%Ce³⁺, y%Tb³⁺的光谱性质
• 2O₃:x%Ce³⁺, y%Tb³⁺中能量传递的研究'>4.2.3 12CaO·7Al₂O₃:x%Ce³⁺, y%Tb³⁺中能量传递的研究
• 4.3 本章小结
• 第五章结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间学术成果情况