Tb(3+)摻雜ZnO-B2O3-SiO2玻璃長余輝發(fā)光機(jī)制的研究.pdf

1、本文綜述了各種長余輝材料的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀以及材料的長余輝發(fā)光機(jī)理,在此基礎(chǔ)上我們選擇Tb3+摻雜的ZnO-B2O3-SiO2(ZBS)玻璃為研究對象,通過熒光光譜、余輝衰減曲線、熱釋光譜以及紫外—可見吸收光譜等實(shí)驗(yàn)手段系統(tǒng)地研究了玻璃的長余輝發(fā)光機(jī)理以及過渡金屬離子摻雜對玻璃中陷阱的影響。本文從吸收能量、儲存能量、傳遞能量、放出能量四個方面,圍繞陷阱的類型、深度和陷阱的能級分布以及能量的轉(zhuǎn)換方式、能量傳輸路徑等幾個問題,對Tb3+摻

2、雜ZBS玻璃的長余輝發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)研究,并建立了其長余輝發(fā)光的半程隧穿模型。該模型認(rèn)為:Tb3+摻雜ZBS玻璃的長余輝發(fā)光只跟能級較淺的電子陷阱有關(guān),這部分陷阱的能級呈現(xiàn)指數(shù)分布,不同能級深度的陷阱對應(yīng)著余輝衰減的不同過程;Tb3+離子是被紫外光直接激發(fā)發(fā)生光氧化失去電子的,然后電子經(jīng)由導(dǎo)帶被能級深度不同的電子陷阱捕獲;電子從陷阱中熱致逃逸出來后,通過5d能帶隧穿到與陷阱最鄰近的激活離子上而復(fù)合發(fā)光。根據(jù)半程隧穿模型機(jī)理,玻璃的長余

3、輝發(fā)光性能有很多決定因素,當(dāng)基質(zhì)材料和發(fā)光離子固定時,材料就具備一定的能量轉(zhuǎn)化方式和能量傳輸路徑,并且具備合適的陷阱,改變材料中的組分、微量元素或添加新的元素,陷阱的深度和濃度就會發(fā)生變化,材料的長余輝發(fā)光性能就會隨之而發(fā)生變化。研究表明,Tb3+摻雜ZBS玻璃的長余輝性能與光致變色性能具有同步性,可以尋找變色效果強(qiáng)的玻璃體系來開發(fā)性能更好的余輝玻璃體系。論文選擇對玻璃的光致變色行為有影響的過渡金屬Ti、Zr、Ag,作為輔助激活劑,研究