稀土离子Ce4+和Eu3+在一维结构基质Ca2SnO4和Ca2PbO4中的发光研究

摘要

利用高温固相反应法制备了Ca2SnO4:Ce4+、Ca2SnO4:(Sr2+,Ce4+)、Ca2SnO4:(Eu3+,Ce4+)和Ca2PbO4:Eu3+等一维结构发光体,采用X射线衍射技术、X射线光电子能谱和荧光光谱等测试手段对样品的结构、结合能及发光特性进行了研究。XPS结果显示 Ca2SnO4拥有两种结合能分别为527.7 eV和529.3 eV的晶格O2-离子,前者对应于SnO6八面体终端上的O2-离子,而后者属于八面体平面上的O2-离子。Ca2Sn1-xCexO4和Sr2CeO4一维结构发光体的发光来源于Ce4+-O2-的电荷迁移跃迁,通常认为O2-与Ce4+离子之间的电荷迁移激发在紫外波段存在着两个激发峰。Sr2+离子掺杂的Ca2Sn1-xCexO4样品的光谱测量结果显示Ca2Sn1-xCexO4在紫外波段实际上存在着三个激发峰。Ca2Sn1-xCexO4样品的三个激发峰分别位于31000 cm-1、34500 cm-1和37400 cm-1附近。在Ca2Sn1-xCexO4的Ca2+格位上掺杂Sr2+离子,三个激发峰明显显露,且分别蓝移至31200 cm-1、34700 cm-1和38400 cm-1左右;然而,样品发射光谱的形状保持不变。Sr2CeO4激发光谱也可以用三个高斯峰拟合,其峰值分别位于29300 cm-1、33400 cm-1和37000 cm-1附近。
　　Ce4+和Eu3+共掺杂的Ca2-xEuxSn1-yCeyO4样品的发射光谱组成结构随Eu3+掺杂浓度产生很大变化,当Eu3+掺杂浓度低时,样品中同时存在着Ce4+-O2-的蓝光发射和Eu3+的红光发射;当Eu3+掺杂浓度较高时,样品中只存在着Eu3+离子的红光发射。Ce4+-O2-蓝色发光的寿命约为81μs,其能量来源于O2-和Ce4+离子间的电荷迁移吸收;而Eu3+红色发光的寿命约为830μs,其能量来源于O2-和Eu3+离子间的电荷迁移吸收。Eu3+-O2-键比Ce4+-O2-键更容易吸收紫外光,两者之间没有能量传递现象。
　　在Ca2PbO4基质中掺杂Eu3+离子,Eu3+离子的发射以电偶极跃迁5D0–7F2为主导地位,在紫外光激发下产生强的红光发射。与同构的Sr2CeO4:Eu3+和Ca2SnO4:Eu3+发光体相比, Ca2PbO4:Eu3+的红光发射强于前者而弱于后者。Ca2PbO4:Eu3+在紫外波段存在着非常宽的激发带,其中含有两个激发峰,一个峰位于289 nm左右,另一个峰位于340 nm附近。前者属于Eu3+-O2-电荷迁移带,而后者与基质本身或者缺陷中心的吸收有关。

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第1章 前言

1.1 稀土发光材料

1.2 稀土金属离子的跃迁特点

1.3 Ce4+离子在一维结构化合物中的发光研究现状

1.4 本论文主要工作

参考文献

第2章 Ce4+离子在Ca2SnO4一维结构基质中的电荷迁移光谱研究

2.1 引言

2.2 实验方法

2.3 实验结果与分析

2.4 结论

参考文献

第3章 Ce4+和Eu3+共掺杂的Ca2SnO4发光材料的合成与光谱特性

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 实验结果与分析

3.4 小结

参考文献

第4章 Eu3+离子在Ca2PbO4一维结构基质中的发光研究

4.1 引言

4.2 实验方法

4.3 结果与讨论

4.4 小结

参考文献

第5章 结论

攻读学位期间发表及即将发表的学术论文

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