(Ba,Ca)TiO3:Pr3+应力发光性能的优化及Ca2Nb2O7:Pr3+光致发光性能的研究

摘要

物质在多种形式激发下都可以发光，激发方式包括力、光、电、高能射线等。应力发光是指当物体受到机械力作用时发出光线的现象，机械力包括挤压、切割、研磨、扭曲、碰撞、打击等，应力发光可以分为破坏性应力发光、塑性应力发光和弹性应力发光。物体在外界光源照射时获得能量，产生激发导致发光的现象叫做光致发光，发光过程大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。
　　首先，通过在Ca2+浓度为60 mol％的复相材料(Ba,Ca)TiO3:Pr3+中共掺杂Gd3+增强其弹性应力发光性能，(Ba,Ca)TiO3:Pr3+,Gd3+的弹性应力发光强度最大可以达到(Ba,Ca)TiO3:Pr3+的2.35倍。研究发现，(Ba,Ca)TiO3:Pr3+,Gd3+光致发光和反射光强度的减小说明了共掺杂的Gd3+使其产生了新的陷阱中心。材料的热释发光图像展示了共掺杂Gd3+对陷阱深度和浓度的影响。共掺杂Gd3+后弹性应力发光强度和热释发光积分强度变化的一致性说明(Ba,Ca)TiO3:Pr3+,Gd3+的弹性应力发光强度的增强与增加了具有合适深度的陷阱的浓度有关，根据上述实验结果我们提出了一种关于(Ba,Ca)TiO3:Pr3+,Gd3+的可能的弹性应力发光原理模型。
　　之后分别通过固相合成法和溶胶凝胶法合成了Pr3+激活的Ca2Nb2O7(Ca2Nb2O7:Pr3+)荧光粉。有趣的是，两种方法合成的荧光粉在紫外灯照射时分别发出不同颜色的光线，通过固相合成法制备的荧光粉能够发出波长位于615 nm附近的红光，而通过溶胶凝胶法制备的荧光粉在紫外灯照射时发出波长位于457 nm附近的蓝白光。Ca2Nb2O7:Pr3+荧光粉的发光现象与常见的通过不同方法合成同种材料只能发出同种颜色的光的现象明显不同。然后通过分析Ca2Nb2O7:Pr3+荧光粉的XRD、SEM、反射光谱、激发和发射光谱以及CIE图像详细研究了其发光性质。实验结果表明，发射光颜色的不同主要与Pr3+和铌酸钙基质有关，通过混合不同质量比的两种荧光粉能够得到发出多种颜色光线的混合荧光粉。将两种荧光粉按照1:1的质量比混合时可以得到发射光色坐标为(0.322,0.305)的混合荧光粉。对于Ca2Nb2O7:Pr3+荧光粉的研究提供了一种新型的设计和制备紫外激发LED用荧光粉的思路。

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第一章 引言

1.1 发光材料概述

1.1.1 发光材料分类

1.1.2 发光的基本过程[1,2]

1.2 应力发光概述

1.2.1 应力发光材料及其分类

1.2.2 弹性应力发光材料及其发光性质

1.2.3 弹性应力发光材料的潜在应用

1.2.4 弹性应力发光机理

1.2.5 弹性应力发光材料研究存在的问题

1.3 光致发光概述

1.3.1 光致发光及发展

1.3.2 光致发光的过程

1.3.3 光致发光的应用

参考文献：

第二章 实验原理及方法

2.1 样品制备

2.1.1 固相合成法

2.1.2 溶胶凝胶法

2.2 样品性能测试方法和仪器介绍

2.2.1 X射线衍射仪

2.2.2 场发射扫描电子显微镜

2.2.3 紫外/可见/红外分光光度计

2.2.4 荧光光谱仪

2.2.5 热释光谱仪

2.2.6 应力发光测试

第三章 (Ba,Ca)TiO3:Pr3+应力发光性能的优化

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.3.1 结构和形貌

3.3.2 光致发光和发光性能

3.3.3 (Ba,Ca)TiO3:Pr3+,Gd3+的弹性应力发光性能

3.3.4 (Ba,Ca)TiO3:Pr3+,Gd3+的热释发光性能

3.3.5 (Ba,Ca)TiO3:Pr3+,Gd3+的弹性应力发光机理

3.4 本章小结

参考文献：

第四章 Ca2Nb2O7:Pr3+光致发光性能的研究

4.1 前言

4.2实验部分

4.2.1 固相合成法

4.2.2 溶胶凝胶法

4.3 结果与讨论

4.3.1形貌和结构

4.3.2 光学性能

4.3.3 混合粉发光性能

4.4 本章小结

4.5参考文献：

攻读学位期间的研究成果

致谢

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