稀土掺杂玻璃及微晶玻璃的制备及发光性质研究
近十几年来，稀土掺杂的发光玻璃及发光微晶玻璃由于在固体激光器、光学传感器、闪烁体探测器、上转换、太阳能电池及白光照明等领域存在潜在的应用价值而受到人们广泛的研究。本论文的主要工作是采用传统的熔融淬冷法制备了含BaLuF5纳米晶的透明氟氧化物微晶玻璃，以Er3+离子为激活剂，系统地研究了其在该微晶玻璃中上转换发光性质;并且制备了Cu+/Sm3+共掺钠硅酸盐玻璃，通过调节Cu+、Sm3+掺杂浓度得到了很好的白光发射。这些结果说明BaLuF5∶Er3+透明氟氧化物微晶玻璃玻璃是良好的上转换发光材料，Cu+/Sm3+共掺钠硅酸盐玻璃可以应用于白光LED照明。本文的主要内容如下： ⑴Er3+掺杂含BaLuF5纳米晶的透明微晶玻璃:用传统的熔融淬冷法制备了掺Er3+的氟氧化物前驱体玻璃，即普通玻璃(PG)。在此基础上，经过适当的晶化热处理，获得了含BaLuF5纳米晶的透明微晶玻璃(GC)。通过X-射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(TEM)和吸收光谱研究了微晶玻璃的微观结构和光学性能，结果显示微晶玻璃中生成了颗粒大小约为20nm且均匀分布的立方相BaLuF5微晶，透过率高达80％。此外，利用激发和发射光谱，系统的研究了其在980nm激光二极管泵浦下上转换发光特性。相比于普通玻璃，微晶玻璃发射峰出现了非常明显的Stark劈裂，特别是位于537-567nm绿光发射增强了约6500倍，位于635-690nm红光发射增强了约3000倍，实现了非常有效的上转换发光。通过荧光寿命测试发现随着热处理温度的升高，Er3+荧光寿命也在变长。以上这些结果表明Er3+进入到了BaLuF5纳米晶当中，且Er3+之间实现了有效的能量传递。我们的研究表明，Er3+掺杂的BaLuF5氟氧化物微晶玻璃在上转换应用领域有着潜在的应用前景。 ⑵Cu+/Sm3+共掺钠硅酸盐玻璃:利用传统的熔融淬冷法制备了Cu+、Sm3+共掺钠硅酸盐玻璃，其组分是:73.2SiO2-15.3NaCO3-6MgO-2ZnO-3.5CaCO3。通过吸收光谱，激发和发射光谱以及测量Sm3+荧光寿命，系统地研究了玻璃样品的光学和荧光特性。结果表明，这种钠硅酸盐玻璃在可见光波长范围的透过率可达85％。在共掺样品中，存在着Cu+到Sm3+之间有效的能量传递。通过改变Sm3+的浓度，玻璃的发光颜色会由浅绿色逐渐转变为黄色。为得到完美的白光，我们在玻璃中加入Ce3+以补充发光中缺少的蓝光成分，当Ce3+的浓度增加到3 wt％时，观察到了玻璃很好的白光发射，其色坐标为(0.320，0.321)，非常接近标准的白光(0.333，0.333)。由于这种玻璃基质具有极高的透过率和良好的白光发射，因此为设计和合成白光LED用荧光材料提供了一个新的平台。
光学材料;微晶玻璃;稀土离子;上转换发光
浙江师范大学
硕士
凝聚态物理
陈艳燕;郭海
2014
中文
TQ171.733;TQ171.1
51
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）