稀土磷酸鹽K-,2-LnZr(PO-,4-)-,3-(Ln=Gd，Y)基量子剪裁熒光粉.pdf

1、近幾十年來(lái)，為了適應(yīng)無(wú)汞熒光燈和等離子平板顯示(PDP)技術(shù)的發(fā)展，探尋新型量子剪裁熒光粉作為研究開(kāi)發(fā)高量子效率真空紫外發(fā)光材料的一種新途徑逐漸受到廣泛的關(guān)注。稀土磷酸鹽基質(zhì)在VUV區(qū)有較強(qiáng)的吸收，且合成溫度低、制備方法簡(jiǎn)單、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、溶解度低和透光性好，是高效真空紫外熒光粉比較理想的基質(zhì)。稀土元素由于其獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)而被廣泛的應(yīng)用于傳統(tǒng)發(fā)光材料的改性和新材料的開(kāi)發(fā)研究中。本論文以不同稀土離子摻雜的稀

2、土磷酸鹽K2LnZr(PO4)3(Ln=Gd，Y)作為研究對(duì)象，對(duì)于基質(zhì)中不同離子對(duì)之間的能量傳遞過(guò)程和可見(jiàn)光量子剪裁現(xiàn)象做了初步的探索研究。內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)采用高溫固相法制備了K2Gd1-xZr(PO4)3∶Eux3+(0.02≤x≤0.1)，并研究了其在紫外(UV)和真空紫外(VUV)區(qū)域的光致發(fā)光特性，結(jié)果表明：在Eu3+摻雜的K2GdZr(PO4)3體系中可以觀察到基于Gd3+-Eu3+離子對(duì)間能

3、量傳遞的量子剪裁下轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。在186nm(Gd3+離子6GJ能級(jí))激發(fā)下，該量子剪裁過(guò)程通過(guò)Gd3+離子到Eu3+離子的兩步能量傳遞過(guò)程即交叉弛豫過(guò)程(第一步)及剩余激發(fā)能的直接傳遞過(guò)程(第二步)實(shí)現(xiàn)，并發(fā)射出兩個(gè)可見(jiàn)的紅光光子。Gd3+，Eu3+之間能量傳遞的量子效率可以達(dá)到155％。K2GdZr(PO4)3∶Eu3+是一種有潛力的量子剪裁發(fā)光材料。
　　 (2)利用高溫固相法合成了K2YZr(PO4)3和K2Y1-xZr(P

4、O4)3∶xPr3+(0.01≤x≤0.05)，通過(guò)對(duì)K2YZr(PO4)3∶Pr3+系列樣品在UV-VUV激發(fā)下的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的分析測(cè)試，在Pr3+離子摻雜的K2YZr(PO4)3熒光粉中觀察到了一種新的光子級(jí)聯(lián)發(fā)射現(xiàn)象，這在234nm和147nm激發(fā)下的發(fā)射光譜中得到了驗(yàn)證。該雙光子級(jí)聯(lián)發(fā)射過(guò)程中的第一步光子發(fā)射位于407nm，對(duì)應(yīng)pr3+離子的1S0→1I6躍遷，屬于自旋允許的4f5d→4f2躍遷，第二步發(fā)射的光子在610n

5、m附近，歸屬于3P0→3H6躍遷，為自旋禁戒的4f2→4f2躍遷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在K2YZr(PO4)3∶pr3+中即使Pr3+離子150能級(jí)的能量高于4f15d1能級(jí)，雙光子級(jí)聯(lián)發(fā)射過(guò)程仍有可能實(shí)現(xiàn)。
　　 (3)采用高溫固相法成功合成了新型的K2YZr(PO4)3∶pr3+，Mn2+量子剪裁熒光粉，并研究了其在UV-VUV激發(fā)下的光譜性能并討論了可見(jiàn)光量子剪裁過(guò)程，結(jié)果表明歸屬于Mn2+離子6A1g_→4Eg-4A1g躍遷的

6、光子能量與Pr3+離子1S0→1I6躍遷發(fā)射的能量相匹配，因此當(dāng)Mn2+離子作為共激活劑離子摻入K2YZr(PO4)3基質(zhì)中后，能夠?qū)r3+離子級(jí)聯(lián)發(fā)射過(guò)程中第一步發(fā)射的對(duì)應(yīng)于1S0→1I6，3pJ躍遷的光子轉(zhuǎn)換成為Mn2+離子的紅光發(fā)射，而這一過(guò)程是通過(guò)Pr→Mn之間的能量傳遞實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)對(duì)系列樣品量子效率的計(jì)算得出最佳量子效率可以達(dá)到126.3％左右。
　　 (4)對(duì)K2GdZr(PO4)3∶Er3+，Tb3+熒光粉中量子

7、剪裁效應(yīng)的研究以及量子效率的計(jì)算結(jié)果表明，Er3+-Gd3+-Tb3+體系中三個(gè)發(fā)光中心之間可以通過(guò)合作能量的過(guò)程實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光量子剪裁，在這個(gè)能量傳遞過(guò)程中Gd3+起到了“中介”的作用，而Er3+→Gd3+之間能量傳遞過(guò)程的有效性決定了量子剪裁效應(yīng)存在的可能性。該可見(jiàn)光量子剪裁熒光粉的最佳量子效率為110％。
　　 (5)研究了K2GdZr(PO4)3基質(zhì)中Dy3+→Tb3+之間的能量傳遞過(guò)程，結(jié)果表明通過(guò)Dy3+砷T(mén)b3+之間非