稀土離子摻雜的氧化物與含氧酸鹽納米粉末和透明陶瓷的制備及發(fā)光性質(zhì)表征.pdf

1、本論文由五章組成，緒論(第一章)從宏觀角度介紹了本論文的背景；第二章到第五章是關(guān)于稀土離子摻雜的氧化物和含氧酸鹽納米粉末和透明陶瓷材料的制備、表征及發(fā)光性質(zhì)研究。 緒論首先給出稀土發(fā)光材料的研究熱點，然后著重討論了光致發(fā)光的基本原理和三價稀土離子的發(fā)光特性，并介紹了透明陶瓷的相關(guān)知識，包括其特點、發(fā)展歷史、制備方法及研究趨勢。 在論文的主體部分中，首先指出了閃爍體材料的應(yīng)用、發(fā)展歷史，并介紹了透明陶瓷閃爍體材料的發(fā)展；然

2、后詳細(xì)討論了Lu<,2>O<,3>：Eu<'3+>、Lu<,3>Al<,5>O<,12>：RE<'3+>(LuAG：RE<'3+>)和Lu<,2>SiO<,5>：Ce<'3+>(LSO：Ce<'3+>)、Lu<,2>Si<,2>O<,7>：Ce<'3+>(LPS：ce<'3+>)的制備、表征和發(fā)光性質(zhì)研究，主要內(nèi)容分為兩個部分： 1.利用共沉淀方法制備Lu<,2>O<,3>：Eu<'3+>納米粉末，并采用低溫真空和高溫氮氣氣氛相

3、結(jié)合的方法燒結(jié)透明陶瓷；然后采用各種手段表征Lu<,2>O<,3>：Eu<'3+>樣品的制備過程和結(jié)構(gòu)形貌，并測量樣品的光譜和相關(guān)能級的壽命；最后分析研究了不同沉淀劑和不同摻雜濃度對前述結(jié)果的影響。值得指出的是，真空和氮氣氣氛相結(jié)合的燒結(jié)方法是一種新穎的陶瓷燒結(jié)方法。 對納米粉末的表征分析表明，利用NH<,4>HCO<,3>為沉淀劑制備的納米粉末顆粒呈類球形、粒徑均勻且分散性好，是理想的透明陶瓷前驅(qū)粉末。光譜分析表明，激發(fā)譜由基

4、質(zhì)吸收帶、Eu-O電荷遷移帶和Eu<'3+>離子的f-f激發(fā)峰組成；發(fā)射譜是Eu<'3+>典型發(fā)射，以<'5>D<,0>→<'7>F<,J>躍遷為主，也出現(xiàn)弱的<'5>D<,I>→<'7>F<,J>發(fā)射，來自<'5>D<,0>的發(fā)射與來自<'5>D<,1>的發(fā)射強(qiáng)度比隨Eu<'3+>濃度的提高而增加。壽命分析表明，<'5>D<,0>→<'7>F<,2>(611 nm)躍遷的熒光衰減隨濃度的增大而變快。 對透明陶瓷的表征表明，利用

5、NH<,4>HCO<,3>方法制備的陶瓷樣品較利用(NH<,4>)<,2>C<,2>O<,4>方法制備的樣品更為透明；并且陶瓷的透明度隨摻雜濃度的增加而增強(qiáng)。光譜分析表明，陶瓷樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜與納米粉末的光譜位置大體一致，格位對光譜的影響較納米粉末更為明顯。壽命分析表明，與粉末樣品不同，<'5>D<,0>→<'7>F<,2>(611 nm)躍遷的熒光衰減隨濃度的改變沒有明顯的變化。 2.利用共沉淀方法制備LuAG：RE<'3

6、+>(Ce<'3+>or Pr<'3+>)納米粉末，并采用低溫真空和高溫氮氣氣氛相結(jié)合的方法燒結(jié)透明陶瓷；然后采用各種手段表征LuAG：RE<'3+>(Ce<'3+>or Pr<'3+>)樣品的制備過程和結(jié)構(gòu)形貌，并測量樣品的光譜和相關(guān)能級的壽命。 表征分析表明，LuAG的成相溫度為900℃，1000℃燒結(jié)得到的粉末顆粒約為30 nm，粒徑均勻，分散性良好。 LuAG：Ce<'3+>的光譜分析表明，基質(zhì)激發(fā)帶和Ce<'3

7、+>離子的f-d躍遷帶在粉末和陶瓷的激發(fā)譜中皆存在，然而由Lu<,Al>“反格位”缺陷引起的激發(fā)帶僅在陶瓷樣品中存在；同樣，此缺陷引起的發(fā)射帶僅在陶瓷樣品的發(fā)射譜中存在。粉末樣品的光譜與Ce<'3+>濃度無關(guān)，而陶瓷樣品的光譜隨摻雜濃度的增大有紅移現(xiàn)象。文中給出了LuAG：Ce<'3+>粉末樣品與陶瓷樣品以及LuAG：Ce<'3+>樣品與YAG：Ce<'3+>樣品光譜的區(qū)別以及引起這些差異的原因。 LuAG：Pr<'3+>的光譜