Eu激发的三基色长余辉材料的制备与发光性能研究

• 作 者: 汤晔
• 出 处: 南京航空航天大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: Eu激发 三基色 长余辉材料 光致发光性能 余辉性能

长余辉发光材料因其具有储能发光的特性和绿色环保的优点,引起了人们的关注,广泛应用于照明、交通、医疗、装饰等多个领域。其中,如何实现长余辉材料的全色化是更好满足实际应用的关键。目前,Eu激发的蓝色和绿色长余辉材料已具备实用性,但仍需要继续改进,而红色长余辉材料相比而言性能较差,需要深入探索和研究。本文围绕由Eu激活的三基色长余辉材料的晶体结构、发光性能及余辉性能展开了系统性的研究。利用高温固相反应法,制备了绿色长余辉材料SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、蓝色长余辉材料Ca Al2O4:Eu²⁺,Nd³⁺和红色长余辉材料Ca₂SnO₄:Eu³⁺,并在此基础之上通过γ射线辐照及不同烧结气氛的方式对材料进行改性。研究内容主要包括以下三个方面:（1）研究了SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺的光谱特性以及γ射线辐照对其发光性能的影响。研究结果表明,SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺可以被280⁴50 nm范围内的紫外光有效激发,发射光谱为峰位在520nm处的宽带发射谱,归属于Eu²⁺中价电子4f65d1→4f7的跃迁,而Dy³⁺起到了辅助激活剂的作用。经γ射线辐照后,氧空位的产生导致材料的光致发光性能下降,余辉性能提高。（2）研究了Ca Al2O4:Eu²⁺,Nd³⁺的光谱特性及γ射线辐照对其发光性能的影响。研究结果表明,Ca Al2O4:Eu²⁺,Nd³⁺可被275⁴00 nm的紫外光有效激发。发射光谱为峰位在440 nm的宽带谱,其发光归因于价电子在Eu²⁺中4f7和4f65d两大能级之间的跃迁,而Nd³⁺起到了辅助激活剂的作用。经γ射线辐照后,基质中氧空位的增多导致其光致发光性能下降,余辉性能提高。（3）研究了Eu³⁺浓度、γ射线辐照和不同烧结气氛对Ca₂SnO₄:Eu³⁺发光特性的影响。研究结果表明,Ca₂SnO₄:Eu³⁺可被250³50 nm范围内的紫外光有效激发,其发光归属于Eu³⁺中5D1和⁵D₀到7FJ的跃迁,Eu³⁺占据非反演对称Ca2+的格位。随着Eu³⁺浓度的增加,发光性能与余辉性能先上升后下降,猝灭浓度为1%。经γ射线辐照后,Eu³⁺格位向反演中心靠近,⁵D₀→7F1（588 nm）磁偶极跃迁的发射强度提高,⁵D₀→⁷F₂（617 nm）电偶极跃迁的发射强度下降,且余辉性能也随之降低。以空气氛围下烧结样品的性能为参考,氮气下烧结的样品,氧空位减少,光致发光性能提高,余辉性能下降;而在真空下烧结的样品,存在VO和Eu³⁺的能量转移,光致发光性能提高,且因烧结过程中氧空位增多,余辉性能得到改善。