Eu在长余辉发光材料中的价态变化及对材料发光性能的影响研究
稀土离子铕、镝掺杂的长余辉材料因具有发光亮度高、余辉时间长、化学性质稳定、无毒等特点，被广泛应用于人们的生活和生产中。但仍然存在合成温度高，发光颜色不够丰富等缺点，并且到目前为止，人们对此类材料的长余辉机理也尚未形成统一的定论。因此，对此类材料的研究仍是人们研究的热点。本文采用能制备出高亮度、大晶粒长余辉材料的高温固相法为制备方法，以目前余辉性能已达到实用水平铝酸盐和硅酸盐为基质，研究发光中心Eu离子在其中的氧化还原过程中，材料结构和发光性能上的变化，以期能深入了解Eu离子的在长余辉材料的氧化还原机制，为改进材料的制备方法提供理论指导和为研究材料长余辉机理提供有用的参考信息。
采用高温固相法，先在空气气氛下制备了SrAl2O4：Eu，Dy和Sr2MgSi2O7：Eu，Dy磷光体，后在高温条件下对其进行还原→氧化→还原处理。采用X射线衍射仪、荧光光谱仪和微机热释光剂量计分别对样品进行结构、发射及激发光谱和热释光谱进行表征，样品的余辉衰减曲线则采用单光子计数器进行测量。
实验结果表明，在此过程中，虽然样品的晶体结构没有发生改变，但其晶格常数却略有变化。在氧化气氛下处理过的样品的晶胞收缩要比在还原气氛下处理过样品的晶胞收缩大。无论是在SrAl2O4基质中还是在Sr2MgSi2O7基质中，Eu3+占据了两个对称性不同的格位，呈现出线状发射，5D0→7F1、5D0→7F2和5D2→7F3的跃迁强度都比较强，而且峰的位置大致相同，分别在510nm、590nm和618nm附近；而Eu2+都呈现出带状发射，且只有一个发射带，来源4f65d1→4f7跃迁发射，但峰的位置发生了很大的移动，在SrAl2O4基质中，峰的位置在513nm附近，发光颜色表现为黄绿色，而在Sr2MgSi2O7基质中，峰的位置466nm附近，发光颜色表现为蓝色。说明Eu2+的发光受基质晶体场环境的影响很大。Eu3+只在SrAl2O4基质中表现出了在氧化气氛下的自发还原现象，而Dy3+却只在Sr2MgSi2O7基质中表现出了跃迁发射，并且其发射不受氧化还原的影响。在氧化还原的过程中，铝酸盐长余辉材料的热释光峰从氧化环境下的305K升高到了还原环境下的372K，但其半高宽也相应的在发生变化，故其陷阱深度不受影响，在0.65eV左右；而硅酸盐长余辉材料不仅热释光峰从氧化环境下的330K升高到还原环境下的360K，而且其陷阱深度也从0.63eV加深到0.79eV。
长余辉;高温固相法;价态变化;氧化还原;发光材料;发光性能
广东工业大学
硕士
物理电子学
胡义华
2009
中文
TN104.3
69
2009-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）