稀土摻雜鈣鎂鋁硅系微晶玻璃結(jié)構及發(fā)光性能的研究.pdf

1、全固體白光發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）作為新一代照明光源，具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命等優(yōu)點。在白光 LED的配色方案中，紫外 LED芯片結(jié)合三基色熒光材料這一模式當前還難以用于大功率照明，但是由于其色品質(zhì)的優(yōu)越性，具有很大的發(fā)展前景。在這一模式下可以使用的眾多熒光材料中，稀土摻雜硅酸鹽基熒光材料已經(jīng)成為一個研究熱點，除了其固有的穩(wěn)定性外，還具有優(yōu)異的發(fā)光性能和潛在的余輝特性。硅酸鹽基質(zhì)的晶體和非晶體作為基質(zhì)

2、材料各有優(yōu)缺點，而微晶玻璃作為一種晶態(tài)和非晶態(tài)共存的復合材料，兼具了晶體材料良好的發(fā)光性能及玻璃材料優(yōu)異的物化穩(wěn)定性，具有重要的研究價值。
　　 本文用整體析晶法和燒結(jié)法制得了Sm3+、Tb3+、Eu2+摻雜的鈣鎂鋁硅系發(fā)光玻璃及微晶玻璃。借助X射線衍射、掃描電子顯微鏡測量手段探尋微晶玻璃的晶相種類與形貌；使用Jasco FP-6500型熒光光譜儀測量發(fā)光微晶玻璃的熒光光譜，并利用 PMS-80強型光譜分析系統(tǒng)得到光色的色品坐標

3、；采用拉曼光譜、X射線衍射、X射線光電子能譜、研究了稀土摻雜微晶玻璃的結(jié)構；并用析晶動力學的方法和分形理論研究了該系統(tǒng)玻璃的析晶性能。結(jié)果表明：
　　 鈣鎂鋁硅系玻璃不論析出主晶相為硅灰石或透輝石，晶體的生長方式為表面向內(nèi)部生長。隨著熱處理溫度的升高或熱處理時間的延長，晶體逐漸長大，晶相含量增多。在透輝石玻璃中，稀土氧化物作為玻璃修飾體存在于玻璃網(wǎng)絡結(jié)構中，熱處理之后，幾乎所有的稀土離子取代透輝石中的Ca2+存在于晶相中。

4、>　　 Sm3+、Tb3+在鈣鎂鋁硅系微晶玻璃中的發(fā)射、激發(fā)峰的位置不隨環(huán)境、濃度等因素的變化而改變。Sm3+摻雜的試樣在404 nm紫光激發(fā)下發(fā)出4G5/2→6HJ（J=5/2，7/2，9/2，11/2）躍遷引起的位于紅光波段的可見光；在377 nm近紫外光的激發(fā)下，Tb3+摻雜的試樣可以發(fā)出5D4，3→F6，5，4，3引起的藍綠波段的可見光。稀土摻雜的鈣鎂鋁硅微晶玻璃，與同組成玻璃相比，具有更強的發(fā)光性能。熒光光譜強度大小與晶相含

5、量多少密切相關，這點是由稀土離子所在環(huán)境的聲子能量變化引起的。在硅灰石微晶玻璃中，當外加稀土氧化物Sm2O3或Tb4O7的量在實驗范圍內(nèi)逐漸變大時，激發(fā)與發(fā)射譜線強度有明顯增強。而在透輝石微晶玻璃中，隨著Sm3+外加量由0.05 mol％增至0.30 mol％，出現(xiàn)由Sm3+間的交叉弛豫及能量傳遞引起的濃度猝滅現(xiàn)象；實驗濃度范圍內(nèi)，在該微晶玻璃中沒有發(fā)現(xiàn)Tb3+猝滅現(xiàn)象。
　　 Sm2O3、Tb4O7共摻雜的透輝石微晶玻璃可以在

6、350nm～385nm波長下同時被激發(fā)出兩種離子的特征發(fā)射。且350nm，355nm，380nm波長芯片激發(fā)下的試樣發(fā)出的光皆在色品圖中的白光區(qū)域內(nèi)，并具有1800-5400K的低色溫。
　　 Eu2+摻雜的透輝石及方石英為晶相的微晶玻璃，在355nm光的激發(fā)下可以得到442nm的藍光發(fā)射峰。隨著熱處理時間的延長，熒光光譜強度增加，隨著試驗范圍內(nèi)Eu2+濃度的增加，濃度猝滅發(fā)生。
　　 在透輝石母體玻璃中，隨著硼含量的增