sral2b2o7dy3+材料的合成及光谱分析

sral2b2o7dy3+材料的合成及光谱分析

1.gan管芯表达荧光材料1997年，日本开发公司用蓝色gan管芯吸入使用：ce3及其黄光裕粉用于实现光架的营销。由于这种光处理模式需要光转管芯的部分能量，因此光照强度提高了光照强度。目前研究的光照强度分为三种类型：蓝色gan管芯的激励发射黄光，如sag：ce3+；用紫外附近紫外（370-710nm）的三种荧光材料激发和分解，如camo4：eu3；sr莫罗西面测量：t3+；ca3sio5：eu2+；baal2si8：eu2+等，以激发和发射附近紫外光线的单一基质光束材料，如ca2sio3l2：eu2+，m820；上述材料具有良好的化学稳定性和高光亮度，但其问题是在激发光谱区域内发射特定的蓝色分光。在组合绿化光时，为了获得更好的光发射，有必要调整驱动电压，以获得更好的光发射。材料的范围很窄。为了解决上述问题，研究团队使用dy3作为激活剂，并以sral2o7作为基质，蓝色光、黄色光和白色光作为光传输。这些材料是dy3的材料。这些研究结果对发展白色行业发挥着指导作用。'。2.实验2.1.不同dy3+含量的sral2b2o7,xdy3+的应用状况下涤纶.所用试剂为Al2O3(A.R.),SrCO3(A.R.),H3BO3(A.R.),和高纯Dy2O3(99.99%).按所设计的化学计量比称取以上材料,在玛瑙研钵中研磨均匀后置于刚玉坩埚内.利用高温固相反应,于900℃下烧结2.5h,得到不同Dy3+含量的SrAl2B2O7:xDy3+的系列样品.2.2.荧光分光光度计检测材料采用美国XRD6000型X射线衍射仪(X-raydiffraction,XRD,辐射源为Cu靶Kα,40kV,40mA,λ=0.15406nm,扫描速度为8°/min,步长0.06°,扫描范围20°—70°)测定样品的粉末衍射图.采用日本岛津RF540荧光分光光度计测量材料的激发光谱(激发源为150W氙灯,分辨率为0.1nm),扫描范围200—400nm.美国SPEX-1404双光栅光谱仪测量发射光谱(分辨率为0.01nm),扫描范围400—700nm.所有测量均在室温下进行.3.结果与讨论3.1.纯相sral2b2o7晶体结构检测图1是样品SrAl2B2O7:Dy3+的XRD图,将所得的衍射峰值数据与JCPDS卡片(卡片号47-0182)对比后发现:晶体结构属于立方晶系,晶格常数(a=b=c=1.3857nm),(α=β=γ=90.0°).掺入少量Dy3+杂质后晶体结构没有改变,说明所制得的样品为纯相SrAl2B2O7晶体.3.2.u3000dm的发射谱图2给出了Dy3+掺杂摩尔分数为2%时的激发谱和发射谱.发射光谱由三组主要的发射峰组成,峰值分别位于480nm(蓝色),573nm(黄色)和678nm(红色),它们分别对应了Dy3+的4F9/2→6H15/2,4F9/2→6H13/2和4F9/2→6H11/2跃迁.监测573nm发射得到的激发谱在230—420nm区间有一系列的谱线,其中较强的激发峰位于350,365和400nm,并在295和325nm处存在较弱的激发峰.由此可以看出,SrAl2B2O7:Dy3+材料可以被350nm紫外光有效激发.由于发射谱中含有678nm的红色发射,使得这种“蓝+黄”模式组合得到的白光显色性更好.3.3.dy3+离子掺杂浓度对sral2b2o7,dy3+材料稳定性的影响为了研究掺杂离子浓度对SrAl2B2O7:Dy3+材料发射光谱的影响,合成了不同Dy3+浓度的SrAl2B2O7:xDy3+(x=0.25%,0.5%,1%,2%,4%,6%,8%,10%)系列样品,采用发射为350nm的InGaN管芯激发,分别测定了SrAl2B2O7:xDy3+的蓝色发射峰强度Ib及黄色发射峰强度Iy.结果表明,Ib和Iy均随Dy3+浓度而改变,但呈现了明显不同的变化规律,如图3所示.通过计算得到了黄色发射峰强度与蓝色发射峰强度的比值Iy/Ib与Dy3+掺杂浓度的变化关系,结果如表1.由表1中数据可以看出,随着Dy3+离子掺杂浓度的增加,Iy/Ib逐渐增大.一般情况下Dy3+离子在可见光范围内的特征发射为480nm(4F9/2→6H15/2)的蓝色发射和573nm(4F9/2→6H13/2)的黄色发射,其中480nm(4F9/2→6H15/2)的蓝色发射为磁偶极跃迁,受配位环境的影响非常小,其跃迁的选择规律为Δl=0,Δs=0,ΔL=0,ΔJ=±1,是宇称选择规则允许的.所以当改变Dy3+离子掺杂浓度时,材料的蓝色发射峰的强度改变很小.573nm(4F9/2→6H13/2)的黄色发射为电偶极跃迁,其跃迁的选择规律中ΔJ=2,是超灵敏跃迁,由Judd-Ofelt理论可知,稀土离子4f—4f跃迁强度Ii→j与强度参数之间的关系如下:式中的强度参数Ωλ只与稀土离子和基质有关,约化矩阵元[U(λ)]i→j与能级|i〉|j〉有关.其中强度参数Ω2受基质影响最大,对于Dy3+离子,黄色发射对应的4F9/2→6H13/2跃迁的[U(2)]2数值最大.所以,4F9/2→6H13/2跃迁产生的发射峰的强度受Dy3+离子所处的结晶学环境的影响比较大.当Dy3+离子浓度比较大时,其晶体结构会产生一些变化,而晶格常数也将随之发生变化.如上所述,Dy3+的黄色发射峰强度随之发生很大变化,从而造成SrAl2B2O7:Dy3+材料的Iy/Ib随Dy3+离子浓度的变化而变化,Iy/Ib逐渐增大,SrAl2B2O7:Dy3+材料中的浅黄色调将愈加显著.由此可以看出,通过改变Dy3+浓度,可以使SrAl2B2O7:Dy3+材料显示出不同颜色的发光.由此,在相同驱动电压下,利用350nmInGaN管芯分别激发Dy3+离子浓度为0.5%,1%,2%,4%时的样品,测量其色坐标,结果如表2.由表2可以看出,改变Dy3+离子浓度时,SrAl2B2O7:Dy3+材料表现出了黄-白-蓝可调的发光颜色.该研究结果为白光LED的发展提供了帮助.3.4.dy3+掺杂摩尔分数的影响采用350nm的InGaN管芯激发,Dy3+的摩尔分数在0.25%—10%范围内改变,研究Dy3+浓度对4F9/2→6H13/2跃迁产生的573nm发射峰的影响,结果如图3(a)所示.由图3(a)可见,随Dy3+浓度的增大,发射光谱强度先增大,在Dy3+掺杂摩尔分数为4%时,发射峰强度最大,而后随Dy3+浓度的增大,发射峰强度减小,即在Dy3+掺杂的摩尔分数大于4%时出现了浓度猝灭效应.由Dexter的理论,非导电性无机材料中激活剂离子的浓度猝灭机理属于电多极相互作用,即在试样弱吸收光激发下,若激活剂离子摩尔分数x足够大,则发光强度I与摩尔分数x的关系由公式I/x∝(βxθ/3)-1或lg(I/x)=c-(θ/3)lgx决定.式中,β为常数,θ=6,8,10时,分别代表电偶极-电偶极(d-d)、电偶极-电四极(dp)和电四极-电四极(p-p)相互作用.用350nm吸收光作激发源,测定Dy3+的573nm的发射强度,作lg(I/x)与lg(x)的关系曲线,如图4所示.由关系曲线可以求得θ≈6,说明Dy3+的573nm发射的自身浓度猝灭机理是电偶极-电偶极(d-d)相互作用.3.5.加入li+和k+时sral2b2o7:dy3+负荷补偿剂的合成在样品SrAl2B2O7:Dy3+中,Dy3+离子取代基质中的Sr2+离子,电荷价态明显不匹配.基于此在样品的制备过程中,用Li2CO3,Na2CO3和K2CO3引入Li+,Na+和K+作为电荷补偿剂来进行电荷补偿.图5为加入不同补偿剂Li+,Na+和K+时SrAl2B2O7:Dy3+样品的发射光谱.可以看出不同的电荷补偿剂Li+,Na+和K+都可以提高SrAl2B2O7:Dy3+样品的发光强度,尤以加入Li+离子样品的亮度最高.Li+离子作为电荷补偿剂可以大幅度提高稀土荧光材料的发光强度,类似的报道很多,如文献.加入Li+离子后发光强度提高了大约40%.其原因可能是由于Li+离子半径较小(0.059nm),容易进入基质晶格产生晶格畸变,从而提高了Dy3+离子的跃迁发射概率.4.dy3+掺杂浓度对sral2b2b2a3+材料发射光谱的影响采用高温固相法制备了SrAl2B2O7:Dy3+发光材料.在350nm紫外光激发下,测得SrAl2B2O7:Dy3+材料的发射光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为480,573和678nm;分别对应与Dy3+的4F9/2→6H15/2,4F9/2→6H13/2和4F9/2→6H11/2的跃迁发射;监测573nm的发射峰,所得材料的激发光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为295,325,350,365和