發(fā)布時間：2020-11-17 17:01

　　 長余輝材料通常指將激發(fā)光源移走后仍持續(xù)發(fā)光的材料,主要應用在顏料、緊急照明、醫(yī)學體內(nèi)成像、軍事隱蔽照明及信息存儲、高能射線探測等應用領域。其中SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)是最早被商業(yè)化的綠色長余輝材料,但對其具體發(fā)光機理,以及稀土離子Eu~(2+)和Dy~(3+)在發(fā)光過程中的具體作用一直存在著爭論。本文通過高溫固相法,在還原氣氛下制備了SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)、SrAl_2O_4:Eu~(2+)、SrAl_2O_4:Dy~(3+)三個體系的樣品。對樣品進行了X射線晶體衍射分析,高、低溫熱釋光測試,高、低溫熒光測試,瞬態(tài)壽命測試,余輝曲線測試以及形貌測試。X射線晶體衍射數(shù)據(jù)表明稀土離子摻雜能使SrAl_2O_4晶相峰位有微小的變動。SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)的常溫熒光光譜峰位為514 nm,為Eu~(2+)的發(fā)射峰,Dy~(3+)的特征譜并沒有被觀察到。低溫熒光測試表明SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)的發(fā)光除了常溫的514 nm外,在低溫還有一個400nm左右的弱發(fā)光峰,驗證了該材料中Eu~(2+)與Sr_1~(2+)格位、Sr_2~(2+)格位均發(fā)生了替代。余輝曲線測試發(fā)現(xiàn)雙摻樣品的余輝時間明顯高于單摻Eu~(2+)樣品的余輝時間。高、低溫的熱釋光測試結(jié)合對SrAl_2O_4:Eu~(2+),SrAl_2O_4:Dy~(3+),SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)三種樣品的熱釋光曲線進行數(shù)據(jù)擬合,發(fā)現(xiàn)樣品的陷阱濃度及深度都不相同,且該材料的發(fā)光過程中只存在Eu~(2+)的發(fā)光中心,Dy~(3+)的摻入使得SrAl_2O_4:Eu~(2+)陷阱的分布更連續(xù),傳遞能量,更有利于提高余輝發(fā)生。綜上,本論文采用高溫固相法制備了銪鏑摻雜鋁酸鍶系列的長余輝材料,并通過對其進行熱釋光測試分析和計算,得到Dy~(3+)在材料的發(fā)光過程中的主要起到了傳遞能量和調(diào)制陷阱的作用。最后根據(jù)計算結(jié)果推測出了銪鏑摻雜鋁酸鍶的具體發(fā)光過程:儲存于各能級的電子在室溫下發(fā)生淺陷阱中電子的躍遷,由于其離導帶很近,被導帶直接捕獲,發(fā)生4f~65d~1—4f~7(8S_(7/2))的躍遷,位于深陷阱的電子在Dy~(3+)的輔助下,依次被淺陷阱捕獲躍遷,此過程弛豫時間很長,從而產(chǎn)生長余輝現(xiàn)象。
【學位單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ422;O482.31
【部分圖文】：

圖 1-1 位形坐標圖（祁康成，2012）置，使周圍離子處于一個新的平衡點，即圖中的 C 點。在這個過程中，電能量交給了周圍的離子，變成它們的振動能，并通過他們傳給整個晶體，式散發(fā)。此時系統(tǒng)能量由 B 降為 C。電子由 C 躍遷到基態(tài)的 D，經(jīng)過系降到 A 點，這時又散發(fā)了一些熱能給晶體。圖中的橫線代表離子的振動能于電子的躍遷可以處于很高的振動能級，在其回到平衡位置時釋放大量聲即為晶格弛豫過程。由圖分析可知該材料的發(fā)射帶波長大于吸收帶的波長合，即斯托克斯位移；與該現(xiàn)象相反的為反斯托克斯位移。圖中兩曲線的無輻射躍遷，即該躍遷不發(fā)生光子吸收或輻射現(xiàn)象。只有當原子的振動點或高于 F 點時，原子隨熱運動發(fā)生的這種能量，會隨溫度的上升而增大增高到一定程度反而會降低材料的發(fā)光效率，即溫度猝滅。空穴轉(zhuǎn)移模型

圖 1-2 理想發(fā)光體的能帶模型（祁康成，2012）止激發(fā)后對應某一時刻的發(fā)光中心總數(shù)為V+，空穴數(shù)為n+，陷阱數(shù)為n ，導帶中存在N 個電子，電子與發(fā)光中心的復合概率為A率為 A ,陷阱釋放電子的概率為 P ,則電子和空穴數(shù)變化的方程如() dn /dt= Pn+ANv n++dn/dt= ANn0()+ dN/dt= ANn+Pn ANv n0性的條件可得：+ n= N+n

圖 1-3 能級結(jié)構(gòu)（王麗輝，1998）復合發(fā)光，當發(fā)光材料被激發(fā)后，電子進入導帶，有一發(fā)光，另一部分則在擴散或漂移過程中被陷阱俘獲，落入陷阱后由于空間距離太大，不能直接與空穴復合。它通過發(fā)光中心復合發(fā)光，期間可能發(fā)生多次俘獲現(xiàn)象。與后于激發(fā)，甚至會持續(xù)很長時間，這就形成了余輝現(xiàn)象陷阱密切相關（Dorenbos, 2005）。型中，只能幫助人們了解該材料的簡單的能量傳輸過原因及具體分布，和材料中輔助激活劑在發(fā)光過程中解釋。
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本文編號：2887726