過渡金屬Cu摻雜天然方鈉石的制備及發(fā)光特性.pdf

1、本文簡述了過渡金屬離子的能級結(jié)構(gòu)、晶體場理論基本概念與d軌道晶體場分裂,概述了礦物材料的顆粒特性與光學(xué)特性、礦物發(fā)光材料的發(fā)光機制、研究意義以及近年來的礦物發(fā)光材料研究現(xiàn)狀與進展,介紹了主要的發(fā)光材料制備方法和性能表征。在此基礎(chǔ)上,制備了過渡金屬Cu摻雜天然方鈉石發(fā)光粉末。應(yīng)用電子探針能譜分析(EDS)和微區(qū)分析(EPMA)測出了天然方鈉石所含的主要化學(xué)成分。用X射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)研究了Cu摻雜對方鈉石晶體結(jié)構(gòu)與顆粒

2、外貌的影響。室溫下測量了真空紫外-紫外-可見光光譜、熒光壽命,分析了發(fā)光中心種類,揭示了Cu摻雜天然方鈉石樣品的發(fā)光機理。測量量子效率、色坐標(biāo)、色溫,分析了樣品的色品。對樣品的熱猝滅和濃度猝滅過程進行了探討。
　　研究結(jié)果表明,激發(fā)光譜中171nm處的激發(fā)帶屬于基質(zhì)吸收;202nm,255nm,280nm和290nm左右的激發(fā)帶是Cu+離子的3d10→3d94s躍遷引起的。Cu在方鈉石晶體中以兩種位置存在,分別為Cu+離子在Na+

3、離子晶格位置上出現(xiàn)的Cu1位置和復(fù)合層間的Cu2位置,并形成Cu+離子的Cu1和Cu2發(fā)光中心。通過用不同波長光激發(fā)Cu1和Cu2發(fā)光中心得到的峰值分別位于420nm和470nm的藍色熒光來源于Cu+離子內(nèi)的3d94s→3d10電子躍遷。熒光壽命27.7?s和36.6?s、量子效率0.73和0.50,分別對應(yīng)于Cu1和Cu2發(fā)光中心。在室溫條件下,樣品的色坐標(biāo)為(0.1598,0.0774),與標(biāo)準(zhǔn)藍粉色坐標(biāo)非常接近;相關(guān)色溫為3000

4、0K,色純度為87.4％。Cu摻雜天然方鈉石樣品隨著溫度的升高色純度提高。在190℃溫度條件下樣品的色坐標(biāo)為(0.1541,0.0588),相關(guān)色溫為30000K,色純度為92.2%。隨著Cu摻雜濃度的增加,發(fā)射光譜中出現(xiàn)了濃度猝滅現(xiàn)象。Cu1發(fā)光中心和Cu2發(fā)光中心的濃度猝滅點均為0.5wt%。
　　目前 PDP制造中使用的熒光粉用波長位于真空紫外區(qū)的光激發(fā),其主要激發(fā)波長為147nm,還有130nm和172nm。Cu摻雜天然方