掺稀土长荧光玻璃的制备与发光性能的研究
具有长荧光寿命的发光材料在LED器件、激光器、生物成像、应急标牌等光电材料和器件领域应用广泛。发光材料的基质和发光中心离子的选择对于发光材料的发光特性有重要影响,本文选用磷酸盐作为玻璃基质,具有长荧光寿命的铽离子Tb3+为发光中心,研究了 Tb3+在不同化学组成的磷酸盐玻璃基质中的荧光光谱。同时还将Tb3+分别作为能量给予体和能量接受体,分析了 Tb3+在与其它稀土离子或过渡族金属离子共掺于磷酸盐玻璃中时产生的潜在的能量传递过程。本文所有样品均可有效吸收近紫外光的能量。具体的研究内容和结果分别如下:通过高温固相法制备了一系列Eu3+浓度不同的Tb3+/Eu3+共掺磷酸盐玻璃样品,玻璃基质的成分为P2O5-Li2O-Al2O3-B2O3。通过荧光光谱分析可知Tb3+单掺样品在360 nm的激发下呈现出典型的5D4→7FJ（J=6,5,4,3）和5D3→7FJ（J=5,4,3）发射。Tb3+/Eu3+共掺样品中存在Tb3+→Eu3+能量传递机制,Eu3+的掺杂浓度最高（2mol%）时,Tb3+→Eu3+能量传递效率最高,为31.4%。单掺Tb3+样品的荧光寿命值最大,为2.93 ms。通过调节共掺样品中Eu3+的浓度,可以得到发射白光附近区域光的玻璃样品。通过高温固相法制备了玻璃基质成分为P2O5-Li2O-CaO-Al2O3的Tb3+/Mn2+共掺样品。在360 nm的激发下,Tb3+单掺样品呈现出典型的5D4→7FJ（J=6,5,4,3）发射。当共掺样品中Tb3+的浓度为2 mol%,Mn2+的浓度为0.5 mol%时,Tb3+的最强特征发射（541 nm）最强,荧光寿命值最大,为2.88 ms。随着Mn2+浓度的增大,样品的发光颜色沿着绿光区向红橙光区转变。将此前的磷酸盐玻璃基质的配方进行优化,引入三氧化二锑Sb2O3来改善玻璃的结构,通过高温固相法制备了 Tb3+离子浓度不变的Tb3+/Ce3+共掺P2O5-CaO-Na2O-Al2O3-Sb2O3玻璃样品。在270 nm的激发下,共掺样品中的Ce3+可高效敏化Tb3+的最强特征发射542 nm（5D4→7F5）。共掺样品中,Ce3+向Tb3+的能量传递是通过无辐射能量传递实现的。当共掺样品中Tb3+的浓度为0.8 mol%,Ce3+的浓度为0.6 mol%时Tb3+的荧光寿命值最大,为3.78 ms。
- 作者：
- 裴熳亭
- 学位授予单位：
- 天津科技大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2020年
- 导师姓名：
- 明成国
- 中图分类号：
- TQ171.7
- 关键词：
- 稀土离子；磷酸盐玻璃；荧光光谱；能量传递；荧光寿命
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