Ca组分偏移对Pr掺杂CaTiO粉末发光性能的影响

摘要

本文我们选取Pr3+掺杂CaTiO3为研究对象，采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备非化学计量比的CaTiO3：Pr3+粉体，研究Ca的的缺失或过量对其发光性能的影响。也利用Sol-Gel在Si基底上制备了以柠檬酸为配位剂的CaTiO3:Pr3+薄膜，并研究了其发光性能。 首先研究了Ca缺失引起的电荷补偿对CaTiO3：Pr3+粉末发光性能的影响。我们首先制备了Ca1-x-yPrTiO3(x=0.25 mol％，y=0，0.5x，x，1.5x和2x)发光粉末。结果发现最佳发光在y=1.5x，其613nm处的发光强度为y=0时发光强度的2倍，而不是传统电荷平衡所认为的y=0.5x处。我们认为由于Pr3+离子浓度极低，并不能100％的被Ca空位所补偿，因此需要缺失更多的Ca来达到电荷的平衡。我们从所有样品余辉性质的研究出发，发现低y值的样品均出现了余辉增强现象，这说明由于没有足够的Ca空位来补偿[PrCa]o缺陷，使得[PrCa]o缺陷在样品中形成了较多的陷阱中心，从而增强了粉末的余辉性。随后在对x=0.15和0.25m01％的粉末样品的研究中，同样发现了类似的情况。其最佳发光强度分别在y=3x和x，发光强度均远高于本组样品y=0时的发光强度。说明随着Pr3+离子浓度的增大，它被Ca空位所补偿的几率也在增大，因此Ca空位的补偿量y也相应随之减少。这与我们的观点是一致的。由此我们得出传统的Ca1-3x/2PrTiO3电荷补偿法对于其发光性能来说并不是最佳补偿方法。 其次，我们制备了Ca过量的Ca1-x+yPrTiO3(x=0.25％，，y=0，0.5x，x，1.5x和2x)发光粉末，研究Ca过量对发光性能的影响。实验发现，XRD衍射图在高y值时同样出现TiO2衍射峰，且发射和激发光谱B峰带以及低y值时的余辉增强都与Ca缺失时的情况极其类似。发光性能的最佳点出现在y=x时，为y=0时的1.5倍。发光增强的机理还有待我们进一步的研究。 另外我们使用Sol-Gel法以柠檬酸作为配位剂在Si衬底上制备了CaTiO3：Pr3+发光薄膜。通过对CaTiO3：Pr3+薄膜微观结构和发光性能的分析发现，退火温度在1000℃以下，加入和未加入柠檬酸为配位剂的CaTiO3：Pr3+薄膜的颗粒大小和表面粗糙度均随退火温度的升高而增大，相同退火温度下，加入柠檬酸为配位剂所制备的CaTiO3：Pr3+薄膜的表面粗糙度和平均颗粒大小均高于未加入柠檬酸的薄膜，这是由于柠檬酸的三羧基结构使得薄膜表面较为疏松，容易出现较粗糙的结构，这种结构有效的降低了薄膜的发光耗散，减少了内部反射，从而有效的提高了薄膜的发光强度。

目录

文摘

英文文摘

声明

§1发光的定义

§2稀土发光材料简介及其应用

§3本文的研究意义和研究内容

参考文献

第二章CaTiO3：Pr3+发光薄膜及粉末的制备和分析测试方法

§1溶胶-凝胶制膜法(Sol-Gel)

§2溶胶-凝胶法制膜的主要设备及环境要求

§3 CaTiO3：Pr3+发光薄膜及粉末的溶胶-凝胶法制备

§4 CaTiO3：Pr3+薄膜和粉末结构和性质的测试方法

参考文献

第三章Ca组分偏移对CaTiO3：Pr3+粉末发光性能的影响

§1 Ca1-x-yPrxTiO3(x=0.25％)粉末的微观结构

§2 Ca1-x-yPrxTiO3(x=0.25％)粉末的发光性能

§3 Ca1-x-yPrxTiO3(x=0.15％和0.35％)粉末的研究

§4 Ca过量对CaTiO3：Pr3+粉末发光性能的影响

§5讨论

参考文献

第四章柠檬酸为配位剂对CaTiO3：Pr3+薄膜发光性能的影响

§1柠檬酸为配位剂对薄膜微观结构的影响

§2柠檬酸为CaTiO3:Pr3+薄膜发光性能的影响

§3讨论

参考文献

第五章总结

攻读硕士期间公开发表的论文

致谢