MMgSi<,2>O<,6>：Re（M=Ca，Sr，Ba;Re=Eu，Tb，Ce）真空紫外光谱特性研究

摘要

近几年，随着同步辐射光源的出现，以及人们对等离子平板显示器(PDP)和无汞荧光灯的需求，人们对探求真空紫外光(VUV)激发下性能优良的荧光粉产生了浓厚的兴趣。由于硅酸盐基质具有较高的化学稳定性和较好的结晶性，是一类性能优良的发光基质材料，因此本文着重研究了稀土离子掺杂的硅酸盐荧光粉的合成及发光性能。 采用高温固相法制备了稀土离子掺杂的MMgSi<,2>O<,6>：Re(M=Ca，Sr，Ba，Re=Eu，Tb，Ce)系列荧光粉，并对其结构特性及发光性能进行了研究。样品的X射线粉末衍射数据与JCPDS ( Ca：83-1820，Ba：86-0419，Sr：75-1736)标准卡片符合得很好，表明我们合成的材料是碱土金属的硅酸盐。稀土激活离子的掺入没有引起基质结构的明显变化。 MMgSi<,2>O<,6>：Eu<'3+>(M=Ca，Sr，Ba)系列样品在真空紫外130-170nm和230nm区域有两个很强的宽的吸收带，位于130-170nm的吸收带主要是硅酸盐基质的吸收；位于230nm附近的吸收主要是Eu<'3+>电荷转移态的吸收。样品MMgSi<,2>O<,6>：Eu<'3+>(M=Ca，Sr，Ba)在147nm激发下，发射出主峰值位于616nm的强红光，对应Eu<'3+>电偶极(<'5>D<,0>→<'7>F<,2>)跃迁发射。在合成无机的荧光粉材料时，SiO<,2>适当过量可有效减少合成产物中生成过多杂相CaSiO<,3>。杂相的减少，可以提高CaMgSi<,2>O<,6>：Eu<'3+>的发光强度；如果SiO<,2>的量继续增加，CaMgSi<,2>O<,6>：Eu<'3+>荧光粉的发射强度反而会下降。在高温固相反应中，H<,3>BO<,3>助熔剂的加入可有效促进激活剂进入晶体形成发光中心，提高CaMgSi<,2>O<,6>：Eu<'3+>的发光强度。 MMgSi<,2>O<,6>：Eu<'2+>(M=Ca，Sr，Ba)系列样品，按Ba、Sr、Ca的顺序，发射峰明显向长波长方向移动。Eu<'2+>外层5d电子处于裸露状态，易受到晶体场的影响。由于Eu<'2+>取代基质中碱土金属离子的位置：而Ba、Sr、Ca离子半径各异，与Eu<'2+>半径大小的匹配性不同，使Eu<'2+>在不同的基质中所处晶格环境差异较大，从而使得4f5d轨道分裂后的能级中心位置不同。 MMgSi<,2>O<,6>：Tb<'3+>(M=Ca，Sr，Ba)系列样品在VUV的激发谱由位于130 nm-170 nm的宽带和分散在160 nm-300 nm几个峰组成。位于130 nm-170 nm内的激发带主要是基质吸收，Tb<'3+>的(4f<'8>→4f<'7>5d)吸收位于150nm～260 nm的区域内，并观察到基质与稀土离子Tb<'3+>之间存在较强的能量传递。在147nm的激发下，MMgSi<,2>O<,6>：Tb<'3+>(M=Ca，Sr，Ba)系列样品的发射峰由492 nm，546 nm，592 nm和624nm组成，其中546 nm是主发峰，强度远远超过其它几个峰，分别对应Tb<'3+>的<'5>D<,4>→+<'7>F<,J>(J=6,5,4，3)跃迁发射。当材料中掺杂Ce<'3+>时，BaMgSi<,2>O<,6>：Tb<'3+>在VUV的吸收降低，主要是Ce<'3+>降低基质和Tb<'3+>在真空紫外区的吸收，并且随着Ce<'3+>浓度的增大，Tb<'3+>的发光有明显的猝灭现象。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1绪论

1.1稀土发光材料

1.1.1稀土发光材料的进展

1.2彩色等离子体显示板PDP简介

1.2.1应用前景

1.2.2 PDP电视和普通电视的比较

1.2.3关于PDP用荧光粉

1.2.4 PDP的发光机理

1.2.5新型彩色PDP用稀土发光材料的开发与研究

1.3论文的研究内容

2实验部分

2.1实验设备

2.2原料制备

2.3合成方法

2.4还原条件对发光性能的影响

2.5颗粒特性对发光性能的影响

3 MMgSi2O6：Eu,Tb,Ce(M=Ba，Sr，Ca)发光性能的研究

3.1 Eu3+发光的基本特征

3.1.1样品制备

3.1.2 XRD衍射分析

3.1.3光谱分析

3.1.4 CaMgSi2O6：Eu3+真空紫外激发光谱

3.1.5 CaMgSi2O6：Eu3+真空紫外发射光谱

3.1.6 H3BO3加入对CaMgSi2O6：Eu3+发光性能的影响

3.1.7 CaMgSixO2x+2：Eu3+的发光性能

3.2 Eu2+发光的基本特征

3.2.1样品制备

3.3 Tb3+发光的基本特征

3.3.1样品制备

3.3.2 MMgSi2O6：Tb3+(M=Ca，Ba，Sr)真空紫外发射光谱

3.3.3 BaMgSi2O6：Tb3+的真空紫外激发光谱

3.3.4 BaMgSi2O6：Tb3+的真空紫外发射光谱

3.3.5 Ce3+发光的基本特征

3.3.6 BaMgSi2O6：Tb3+，Ce3+的真空紫外发光性质

4结论

参考文献

作者简历

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