稀土发光材料中稀土离子间能量传递的研究

摘要

离子间能量传递是稀土离子发光过程中的一种普遍物理现象,其传递效率直接影响稀土发光材料的发光效率。本工作首先以碱金属稀土四偏磷酸盐MGd(PO3)4(M=Li+,Na+,K+)为基质,掺入三价稀土发光中心Eu3+、Tb3+和Dy3+离子,研究了这一系列新型稀土发光材料在真空紫外、紫外及可见光激发下的发光性能和基质中稀土离子Gd3+与稀土激活离子Eu3+、Tb3+、Dy3+离子之间的能量传递过程,发现Gd3+离子可以将吸收得到的激发能有效地传递给激活中心,促进其发光,但Gd3+离子尚有部分能量未能传递给激活中心,其能量传递效率受稀土离子掺杂浓度等因素的影响。本工作还以钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)单晶体为基质,共掺入Ce3+和Yb3+离子,研究了Ce3+离子对Yb3+离子发光的影响,发现Ce3+离子可将吸收能量完全传递给Yb3+离子,促进Yb3+离子的近红外光发射,而自身的黄光发射完全被猝灭。根据上述材料的荧光衰减性质,本工作还研究了稀土离子间能量传递对荧光衰减过程的影响,发现稀土激活中心激发态能量的衰减形式取决于供体和受体的能量跃迁方式。
　　 本工作致力于探索光致激发能在稀土离子间的传递规律,以期提高稀土发光材料的光输出,减少热损耗,优化材料的发光性能,促进新型稀土发光材料的研发。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 发光过程中的能量传递

1.1.1 发光过程中的能量传递方式

1.1.2 与能量传递相关的敏化发光和浓度猝灭现象

1.2 发光过程中的能量传递理论概述

1.2.1 共振能量传递

1.2.2 交换能量传递

1.3 稀土离子间能量传递研究文献综述

1.3.1 Ce3+离子敏化发光

1.3.2 Yb3+离子敏化发光

1.3.3 Gd3+离子敏化发光

1.3.4 其它稀土离子间的能量传递

1.4 本工作报告研究内容

参考文献

CHAPTER 2 Energy Transfer from Gd3+ to Eu3+ and Tb3+ in Polyphosphates

2.1 Introduction

2.2 Experimental

2.3 Results and discussion

2.3.1 Powder XRD of NaEuxGd(1-x)(PO3)4 and NaTbxGd(1-x)(PO3)4

2.3.2 Photon cascade emission of Gd3+ in NaGd(PO3)4

2.3.3 Imensive red emission of Eu3+ doped in NaGd(PO3)4

2.3.4 Energy transfer from Gd3+ to Eu3+ in NaGd(PO3)4:Eu3+

2.3.5 UV-visible luminescence properties of NaTbxGd(1-x)(PO3)4

2.3.6 Energy transfer from Gd3+ to Tb3+ in NaGd(PO3)4:Tb3+

2.4 Conclusion

References

CHAPTER 3 Energy Transfer from Gd3+ to Dy3+ in Polyphosphates

3.1 Introduction

3.2 Experimental

3.3 Results and discussion

3.3.1 X-ray Powder Diffraction of MDyxGd(1-x)(PO3)4

3.3.2 UV-visible excitation and emission spectra of MDyxGd(1-x)(PO3)4

3.3.3 VUV excitation and emission spectra of MDyxGd(1-x)(PO3)4

3.3.4 Energy transfer from Gd3+and Dy3+ in MGd(PO3)4:Dy3+

3.4 Conclusion

References

CHAPTER 4 Energy Transfer from Ce3+ to Yb3+ in Y3Al5O12 Crystals

4.1 Introduction

4.2 Experimental

4.3 Results and discussion

4.3.1 Crystal growth of YAG:(Ce3+,Yb3+)

4.3.2 X-ray Powder Diffraction of YAG:(Ce3+,Yb3+)

4.3.3 Optical properties of YAG:(Ce3+,Yb3+)

4.3.4 Energy transfer from Ce3+ to Yb3+ in YAG:(Ce3+,Yb3+)

4.4 Conclusion

References

第五章 稀土离子间能量传递研究总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

附件

致谢