稀土-過(guò)渡金屬離子摻雜玻璃-微晶玻璃的可調(diào)發(fā)光及能量傳遞研究.pdf

1、無(wú)機(jī)發(fā)光材料是一類(lèi)非常重要的新型功能材料，在日常節(jié)能型照明和彩色顯示等領(lǐng)域有著不容忽視的地位。其中發(fā)光玻璃/微晶玻璃由于在白光LED、光電子器件、溫度傳感、光學(xué)傳感器、閃爍體探測(cè)器、生物成像、太陽(yáng)能電池等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，近十年里受到了人們廣泛地關(guān)注。本論文以透明發(fā)光玻璃/微晶玻璃為研究對(duì)象，主要開(kāi)展了三個(gè)方面的工作:采用傳統(tǒng)的熔融淬冷法制備了Yb3+/Ho3+共摻含Sr2GdF7納米晶的透明微晶玻璃，引入Ce3+離子后，樣品的上

2、轉(zhuǎn)換發(fā)光顏色隨著Ce3+摻雜濃度的變化而可調(diào)變化;在Sb3+/Eu3+共摻的鈉鎂磷酸鹽玻璃中，通過(guò)調(diào)節(jié)Eu3+離子的摻雜濃度，玻璃發(fā)光顏色可調(diào)并得到了白光發(fā)射;在Sb3+/Mn2+共摻的鈉鎂磷玻璃中，隨著Mn2+離子摻雜濃度逐漸增大，玻璃發(fā)光顏色從藍(lán)色變?yōu)榘咨?，最后變?yōu)榧兗t色，實(shí)現(xiàn)了玻璃的發(fā)光可調(diào)。本論文的主要內(nèi)容有:
　　1、Yb3+/Ho3+/Ce3+共摻Sr2GdF7氟氧化物微晶玻璃:通過(guò)傳統(tǒng)的熔融淬冷法制備了Yb3+/Ho

3、3+共摻的前驅(qū)體玻璃，然后對(duì)前驅(qū)體玻璃進(jìn)行后續(xù)熱處理，成功地在氟氧化物玻璃中析出了四方相的Sr2GdF7納米晶。利用XRD，TEM，上轉(zhuǎn)換光譜和壽命測(cè)試系統(tǒng)地研究了其微觀結(jié)構(gòu)和上轉(zhuǎn)換性能。熱處理后，Yb3+/Ho3+共摻的Sr2GdF7氟氧化物微晶玻璃中Ho3+離子的紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)了1000倍，綠光發(fā)射增強(qiáng)了12倍。值得注意的是，在共摻Ce3+離子后，通過(guò)調(diào)節(jié)Ce3+的摻雜濃度，能實(shí)現(xiàn)多色可調(diào)發(fā)光。隨著Ce3+濃度的增加，紅光發(fā)

4、射增強(qiáng)，綠光發(fā)射被壓制，最終Ho3+的紅光與綠光的發(fā)射強(qiáng)度比值從0.2增加到50。對(duì)Yb3+、Ho3+、Ce3+的能級(jí)圖分析發(fā)現(xiàn)，這種可調(diào)發(fā)光現(xiàn)象是歸因于Ho3+與Ce3+離子之間有效的交叉弛豫過(guò)程。
　　2、Sb3+/Eu3+共摻磷酸鹽玻璃的可調(diào)發(fā)光:通過(guò)熔融淬冷法成功制備了Sb3+/Eu3+共摻的透明鈉鎂磷酸鹽玻璃。其玻璃組分為60P2O5-35MgO-5Na2O。利用吸收譜、激發(fā)譜和發(fā)射譜系統(tǒng)地研究了樣品的熒光特性。結(jié)果表明

5、，這種鈉鎂磷酸鹽玻璃在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍的透過(guò)率可達(dá)85％以上。在紫外光激發(fā)下，通過(guò)調(diào)節(jié)Eu3+的摻雜濃度，在玻璃中可以得到從藍(lán)光到白光，最終到橙紅光的可調(diào)發(fā)光。激發(fā)、發(fā)射光譜測(cè)試表明，共摻的發(fā)光玻璃中存在著從Sb3+到Eu3+的能量傳遞，且能量傳遞效率最高達(dá)到82％。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，這種紫外光激發(fā)的Sb3+/Eu3+共摻磷酸鹽玻璃有望應(yīng)用在光轉(zhuǎn)換器件中。
　　3、Sb3+/Mn2+共摻磷酸鹽玻璃的可調(diào)發(fā)光:利用傳統(tǒng)的熔融淬冷法制

6、備了Sb3+、Mn2+共摻的鈉鎂磷酸鹽玻璃。在278nm紫外光激發(fā)下，固定Sb3+摻雜濃度不變，改變Mn2+的摻雜濃度，可以得到從藍(lán)光到白光最后到紅光的可調(diào)發(fā)光。激發(fā)、發(fā)射光譜測(cè)試表明，共摻的發(fā)光玻璃中存在著從Sb3+到Mn2+的能量傳遞過(guò)程，且能量傳遞效率最高達(dá)到98％。此外，隨著Mn2+離子的摻雜濃度逐漸增加，Mn2+-Mn2+之間的距離縮短，Mn2+附近的晶場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)，從而使得Mn2+的激發(fā)態(tài)逐漸向基態(tài)靠近，最終導(dǎo)致Mn2+發(fā)射峰