稀土摻雜釔鋁石榴石粉體的制備及光譜性能研究.pdf

1、釔鋁石榴石(YAG)由于具有優(yōu)異的光學(xué)性能和機(jī)械強(qiáng)度，以及穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，決定了它在發(fā)光和激光領(lǐng)域被廣泛用作基質(zhì)材料。其中稀土摻雜釔鋁石榴石(YAG：Re)以其優(yōu)異的發(fā)光性能引起了人們的普遍關(guān)注，并在發(fā)光材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。要制得性能良好的光致發(fā)光材料，首先要得到高質(zhì)量的粉體。因此，釔鋁石榴石粉體的制備技術(shù)特別是低溫合成技術(shù)一直是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。
　　 在對(duì)各種制備方法進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上，提出用溶膠-凝膠/燃燒合成

2、法來制備YAG：Sm3+和YAG：Dy3+粉體，并對(duì)其光致發(fā)光性能進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容：1)加水量(R)、凝膠化加熱溫度(T)、檸檬酸/硝酸鹽比值(MRCM)、溶液pH值等條件對(duì)凝膠形成及YAG粉體性能的影響；2)對(duì)溶膠-凝膠化過程、自燃燒過程、YAG的形成過程及機(jī)理進(jìn)行了研究；3)對(duì)YAG：Sm3+和YAG：Dy3+粉體的光譜特性以及摻雜濃度和煅燒溫度等因素對(duì)發(fā)光性能的影響進(jìn)行了分析，并對(duì)發(fā)光粉體的濃度猝滅機(jī)理進(jìn)行了探討。
　

3、　 以Y2O3、Al(NO3)3·9H2O、Sm(NO3)3、Dy(NO3)3和檸檬酸為原料，制備了YAG：Re3+(Re=Sm，Dy)發(fā)光粉體。利用X-射線衍射(XRD)、紅外光譜(FTIR)、熱分析(TG-DSC)和掃描電鏡(SEM)等表征手段對(duì)前驅(qū)體及其煅燒產(chǎn)物進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)加水量R=20～30，凝膠化加熱溫度T=80℃，檸檬酸/硝酸鹽比值MRCM=1～2，pH值在1～3時(shí)，凝膠化時(shí)間較短、膠體成形情況良好；材料體

4、系中各組分達(dá)到分子水平的均勻混合，降低了反應(yīng)的活化能，前驅(qū)體在900℃煅燒后轉(zhuǎn)變?yōu)閾诫s均勻性良好的YAG：Re3+粉體，這比傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法低了約700℃；添加劑能有效地改善粉體的分散性。
　　 Sm3+和Dy3+具有豐富的能級(jí)躍遷，利用FL3-221型熒光光譜儀對(duì)YAG：Sm3+和YAG：Dy3+粉體進(jìn)行了激發(fā)與發(fā)射光譜的測(cè)試分析。結(jié)果表明，YAG：Sm3+和YAG：Dy3+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜均屬于Sm3+和Dy3+的4f→

5、4f能級(jí)躍遷。YAG：Sm3+粉體的最佳激發(fā)波長(zhǎng)為405nm，最強(qiáng)發(fā)射峰在617nm附近，這來自于Sm3+離子的4G5/2→6H7/2躍遷。而YAG：Dy3+粉體在353nm紫外光的激發(fā)下，發(fā)射峰的中心波長(zhǎng)主要位于481nm(藍(lán)光)、583nm(黃光)和675nm(紅光)，分別對(duì)應(yīng)于Dy3+離子的4F9/2→6HJ(J=15/2，13/2，11/2)躍遷，且藍(lán)光發(fā)射強(qiáng)于黃光發(fā)射。兩種發(fā)光粉體的發(fā)光強(qiáng)度與摻雜離子濃度有著密切的關(guān)系，都出現(xiàn)