稀土离子激活的硅酸盐荧光材料的制备及发光特性

摘要

本文采用高温固相法，以K2ZnSiO4和Na2MgSiO4为基质，制备了K2ZnSiO4:Eu3+、K2ZnSiO4:Tb3+、Na2MgSiO4:Eu3+、Na2MgSiO4:Tb3+系列发光材料；分析了样品的晶体结构，研究了样品的激发光谱、发射光谱、荧光寿命、色坐标等发光特性。主要内容如下：
　　(1)合成了K2ZnSiO4:Eu3+红色荧光材料。样品的激发光谱包括电荷迁移带以及Eu3+离子的高能级特征跃迁两部分，396纳米和466纳米分别为最强峰和次强峰。396纳米和466纳米作为激发光，样品发射峰对应Eu3+离子的特征发射5D0→7FJ（J=0，1，2，3，4），619纳米是最高峰。样品发射谱的强度和掺入Eu3+的浓度成正比。
　　(2)合成了K2ZnSiO4:Tb3+绿色荧光材料。200纳米到300纳米较强的4f75d1的宽带吸收和400纳米到500纳米较弱的电子跃迁吸收（4f-4f）构成了其激发谱，激发主峰位于265纳米。取波长为265纳米的光激发样品，发现它的主发射峰位于545纳米。发射光谱的强度和Tb3+离子掺杂浓度成正比，在实验范围内未观测到浓度猝灭的发生。
　　(3)合成了Na2MgSiO4:Eu3+红色荧光材料。200纳米至310纳米间的电荷迁移带和310纳米至500纳米间的Eu3+特征激发峰两部分组成了其激发谱，396纳米为最强激发峰。用396纳米光源激发样品，其发射主峰626纳米和次强峰598纳米的发射强度接近。增加掺入 Eu3+的浓度，出现浓度猝灭现象，猝灭浓度是15％，机理是电偶极-电偶极相互作用。
　　(4)合成了Na2MgSiO4:Tb3+绿色荧光材料。其激发峰分别在249、287、376和486纳米处，其中最强激发峰是376纳米。样品的发射峰位于495、549、597和627纳米处，分别对应Tb3+离子的5D4→7FJ（J=6，5，4，3），其中最高峰是549纳米。改变掺入Tb3+的浓度，观察到浓度猝灭现象，得出猝灭浓度是15%，猝灭机理是电偶极-电偶极相互作用。

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中文摘要

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第1章 绪 论

1.1 LED的发展历程

1.2 白光LED的研究意义和实现方式

1.3 白光LED的发展现状及存在问题

1.4 本文的研究目的及主要内容

第2章 稀土发光材料的概念及制备

2.1 稀土元素的概念

2.2 稀土发光材料的发光机理

2.3 影响发光特性的主要因素

2.4 稀土发光材料的制备方法

第3章 红色荧光粉K2ZnSiO4:Eu3+的制备及发光性能

3.1 实验

3.2 实验的结果与分析

3.3 结论

第4章 绿色荧光粉K2ZnSiO4:Tb3+的制备及其发光特性

4.1 实验

4.2 结果与讨论

4.3 结论

第5章 红色荧光粉Na2MgSiO4:Eu3+的发光性能

5.1 实验

5.2 结果与讨论

5.3 结论

第6章 绿色荧光粉Na2MgSiO4:Tb3+的制备及其发光特性

6.1 实验

6.2 结果与讨论

6.3 结论

结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文