納米級稀土摻雜釔鋁石榴石的合成、表征及發(fā)光特性研究.pdf

1、納米材料在基礎科學研究和各種潛在技術的應用中非常重要，有著許多同類材料所不具備的新穎的光，磁和熱性能，因此吸引了研究者們的極大興趣。 人工合成的晶體材料釔鋁石榴石Y3Al5O12（YAG），具有立方石榴石結構，是一種有著良好光學和力學性能的先進陶瓷材料。通過向有著十二面體結構的YAG中摻雜少量雜質離子的方法，可以獲得不同的發(fā)光性能。然而在傳統(tǒng)的YAG固態(tài)反應制備過程中，通常需要高于1600度的溫度和長時間的球磨，會導致晶粒出現許

2、多雜相和缺陷，并最終降低了這類熒光粉的亮度。 在本論文中，為改進YAG的發(fā)光性能，通過采用不同的濕化學方法，如溶膠凝膠法、沉淀法和溶液燃燒法，合成了YAG和摻有Ce、Tb、Eu的YAG，并研究了它們的光致發(fā)光（PL）等性能。本論文的主要研究成果如下： 1）采用沉淀法制備了YAG：Ce納米單晶顆粒。該顆粒的晶化溫度約為800℃，提高退火溫度和減少Ce的摻雜濃度會加強晶化程度。晶粒大小介于40-100 nm間。PL峰值強度也

3、隨著退火溫度的增加而增加。增加Ce3+的摻雜濃度，會降低PL峰值強度，且在晶體場的作用下向藍光方向偏移。 2）通過溶液燃燒法得到晶粒尺寸小且相純度高的YAG：Tb納米顆粒。該方法在900℃的低退火溫度下，得到的品粒大小約為30-100nm。通過YAG：Tb納米顆粒的發(fā)射光譜，研究了YAG中的Tb3+離子特性。 3）利用溶膠凝膠法，在不同摻雜濃度，不同退火溫度下獲得系列YAG：Eu納米顆粒。結果表明，1000℃下得到的晶粒

4、，結晶好且沒有雜相，其粒徑介于23-29nm間。隨著退火溫度的升高，其發(fā)射光譜的強度也一致增強。Eu3+濃度的增加也使得發(fā)射光譜的峰值向短波方向移動。 4）使用溶膠凝膠技術合成YAG：Ce單晶納米顆粒。利用檸檬酸（citric acid）和乙二醇（ethylene glycol，EG）的混合表面劑和對應稀土和鋁的硝酸鹽的反應形成YAG的反應前驅體。得到了晶粒大約為20-60hm的納米熒光顆粒。研究結果表明，YAG：Ce熒光顆粒的