【摘 要】
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镧系元素因其4f电子新颖的光学和化学性质,使得镧系元素掺杂的氧化物和硫氧化物成为最热门的发光粉体之一,并已被广泛应用于高性能发光器件,磁体,催化剂和其他功能材料中。基于此,本文中的实验通过简便的共沉淀和固相反应相继制备出了以Lu2O3和Lu2O2S为基质分别掺杂Eu3+和Dy3+的纯相发光粉体,并对其生长工艺、发光性能作了系统地研究。通过热解碳酸氢铵(AHC)作为沉淀剂所制备的沉淀前体,合成了平均
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镧系元素因其4f电子新颖的光学和化学性质,使得镧系元素掺杂的氧化物和硫氧化物成为最热门的发光粉体之一,并已被广泛应用于高性能发光器件,磁体,催化剂和其他功能材料中。基于此,本文中的实验通过简便的共沉淀和固相反应相继制备出了以Lu2O3和Lu2O2S为基质分别掺杂Eu3+和Dy3+的纯相发光粉体,并对其生长工艺、发光性能作了系统地研究。通过热解碳酸氢铵(AHC)作为沉淀剂所制备的沉淀前体,合成了平均粒径约为90 nm的球状Lu2O3:Eu荧光粉。所制备的Lu2O3:Eu继续在950°C还原气氛中硫化,得到了厚度为几微米的二维板状Lu2O2S:Eu荧光粉。随后系统地研究了所得的两种发光粉的光致发光(PL)行为。氧化物和硫氧化物荧光粉分别在~612 nm和~630 nm处显示Eu3+的特征性红光发射,它们是由Eu3+的5D0,1→7FJ(J=0、1、2、3)跃迁得出的。两种发光粉的发光猝灭类型均由交换相互作用决定,Lu2O3:Eu的最佳Eu3+掺杂浓度为~2.5 at.%,Lu2O2S:Eu的最佳Eu3+掺杂浓度为~1.0 at.%。硫氧化物发光粉的PL强度是氧化物粉体的~3.5倍。Lu2O3:Eu和Lu2O2S:Eu发光粉的CIE颜色坐标为(0.65,0.35)和(0.61,0.39),分别属于红橙色和橙色。相对于氧化物(~2.4 ms和η≈35%),硫氧化物有更短的荧光寿命(~602.9μs)和更高的激发吸收百分比(η≈71%)。采用相同的共沉淀和固相反应继续制备出了Dy3+掺杂的氧化物和硫氧化物荧光粉。所得到的Lu2O3:Dy和Lu2O2S:Dy荧光粉在形貌方面与Eu掺杂所得荧光粉保持一致,分别为纳米级的球状和厚度为几微米的二维板状粉体。但两种荧光粉的光致发光(PL)行为发生了改变,Dy3+掺杂的氧化物和硫氧化物荧光粉的发射谱不再只是单一颜色的特征峰。Lu2O3:Dy在493和546 nm处观察到两个主要发射峰,分别来自蓝光区域的4F9/2→6H15/2跃迁和黄光区域的4F9/2→6H13/2跃迁,其CIE颜色坐标为(0.34,0.46)。Lu2O2S:Dy在蓝光区域中的明显峰位于488 nm和515 nm来自4F9/2→6H15/2跃迁,黄光区域的明显峰位于541nm,580 nm和628 nm,来自4F9/2→6H13/2跃迁,其CIE颜色坐标为(0.34,0.46)和(0.35,0.48),两者均为黄绿色。氧化物和硫氧化物荧光粉中Dy3+离子的最佳掺杂浓度分别为~0.05 at.%和~1.0 at.%。与Eu掺杂保持一致的是相对于Dy3+掺杂的氧化物(~6.109 ms和η≈3.21%),硫氧化物有更短的荧光寿命(~1.17 ms)和更高的激发吸收百分比(η≈21.4%)。
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