Tb3+:Ce3+：M(M=CaSrSiO4,CaSnO3)纳米粉末和Tb3+:Ce3+:CdSiO3玻璃的光致发光特性

摘要

稀土掺杂材料在许多领域都发挥了重要的作用，包括在工业、能源、军事等领域的广泛应用。特别是在光学领域，稀土掺杂材料已被应用在发光二极管、激光器、放大器等光学元器件中。本文中，主要研究了稀土掺杂纳米粉末的制备工艺，分析了下转换光致发光机制。具体内容有:
　　首先，采用高温固相反应法制备了系列Tb3+，Ce3+∶CaSrSiO4纳米粉末。用透射电子显微镜、X射线衍射仪和电子衍射仪，对样品的材料特性，包括晶体结构和表面形貌，进行了系统表征;用荧光光度计研究了样品在285 nm激发下的下转换光致发光机制。结果显示:未掺稀土和掺杂后的硅酸锶钙纳米粉末，晶体结构和形貌未发现明显变化，但透射电镜显示单掺Tb3+离子的样品存在大量纳米线结构。单掺Tb3+离子样品，能够得到380（紫外光），488（蓝光），544（绿光）和625 nm（红光）等四个强的发射峰，分别对应于Tb3+离子能级的5D3→7F6，5D4→7F6，5D4→7F5和5D4→7F3间的跃迁。在Tb3+离子和Ce3+离子共掺样品中，Ce3+离子的5Db和5D。能级向Tb3+离子5D1能级传递了能量，增加了Tb3+离子的光致发光强度。CIE1931计算结果显示稀土离子的掺杂浓度不同，显色性也不一致。然而，对于0.1 mol％Tb3+-0.6 mol％Ce3+∶CaSrSiO4的共掺样品，在285nm紫外激发下，能够获得强的白光发射。
　　其次，采用相似制备工艺得到系列Tb3+，Ce3+∶CaSnO3纳米粉末。同样进行了材料特性的表征，以及光致发光特性分析。结果表明:在264 nm的紫外激发下，单掺Tb3+离子的样品，在491，545，588和624 nm观测到四个强发射峰。Tb3+和Ce3+在锡酸钙基质材料中呈现了与硅酸锶钙基质中相反的能量传递过程，即能量由Tb3+离子传递给了Ce3+离子。
　　最后，采用二次烧结法制备了Tb3+，Ce3+∶CdSiO3系列玻璃，并利用氙灯的377 nm作为泵浦光源，测量了室温下的光致发光谱，同时也采用了325 nm He/Cd激光器作为抽运源，测量了光致发光特性随温度(290-10 K)的变化。结果显示，随着温度的不断降低，样品的光致发光强度明显增强。原因在于温度越低，样品的声子能量越低，导致了光致发光效率得到明显改善。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的科学意义

1．2 稀土发光材料的国内外进展

1．2．1 国外研究进展

1．2．2 国内研究进展

1．3 本文主要内容

2 稀土掺杂纳米粉末和玻璃的制备与表征

2．1 Tb3+：Ce3+：CaSrSiO4纳米粉末的制备

2．1．1 仪器与试剂

2．1．2 Tb3+：Ce3+：CaSrSiO4纳米粉末的制备

2．1．3 Tb3+：Ce3+：CaSrSiO4纳米粉末的表征

2．2 Tb3+：Ce3+：CaSnO3纳米粉末的制备

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 Tb3+：Ce3+：CaSnO3纳米粉末样品制备

2．2．3 Tb3+：Ce3+：CaSnO3纳米粉末的表征

2．3 Tb3+：Ce3+：CdSiO3硅酸盐玻璃的制备

2．3．1 仪器与试剂

2．3．2 Tb3+：Ce3+：CdSiO3硅酸盐玻璃样品制备

3 Tb3+：Ce3+：CaSrSiO4纳米粉末的光致发光特性

3．1 Tb3+：CaSrSiO4的下转换发光

3．1．1 Tb3+：CaSrSiO4纳米粉末光致发光谱的测量与分析

3．2 Ce3+：CaSrSiO4的下转换发光

3．2．1 Ce3+：CaSrSiO4样品光致发光谱的测量与分析

3．3 Tb3+：Ce3+：CaSrSiO4的下转换发光

3．3．1 Tb3+：Ce3+：CaSrSiO4样品光致发光谱的测量与分析

3．3．2 Tb3+：Ce3+：CaSrSiO4纳米粉末能量传递分析

3．3．3 Tb3+：Ce3+：CaSrSiO4样品下转换发光色度分析

4 Tb3+：Ce3+：CaSnO3纳米粉末的光致发光特性

4．1 Tb3+：CaSnO3的下转换发光

4．1．1 Tb3+：CaSnO3样品光致发光谱的测量与分析

4．2 Ce3+：CaSnO3的下转换发光

4．2．1 Ce3+：CaSnO3样品光致发光谱的测量与分析

4．3 Tb3+：Ce3+：CaSnO3的下转换发光

4．3．1 Tb3+：Ce3+：CaSnO3样品光致发光谱的测量与分析

4．3．2 Tb3+：Ce3+：CaSnO3样品能量传递分析

4．3．3 Tb3+：Ce3+：CaSnO3样品下转换发光颜色分析

5 Tb3+：Ce3+：CdSiO3硅酸镉玻璃的光致发光特性

5．1 Tb3+：CdSiO3玻璃的下转换发光

5．1．1 Tb3+：CdSiO3样品光致发光特性

5．2 Ce3+：CdSiO3玻璃的下转换发光

5．2．1 Ce3+：CdSiO3样品光致发光特性

5．3 Tb3+：CdSiO3玻璃样品的低温光致发光谱

结论

6．1 工作总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢