稀土掺杂氟锆酸盐玻璃/微晶玻璃的制备与发光特性研究

摘要

氟锆酸盐玻璃基质具备良好的物理和化学稳定性及较低的声子能量(仅为560cm-1)、较高的稀土离子溶解度，被认为是理想的荧光基质材料，可以应用在显示，照明，光纤激光器和光纤通信等领域。
　　本论文主要对氟锆酸盐白光玻璃ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF(ZBLAN)进行研究，将Tm3+-Tb3+-Eu3+共掺杂ZBLAN玻璃的白光发光机制、Tb3+和Eu3+之间发生的能量传递过程、各发光中心在基质中的热稳定性以及玻璃微晶化条件的探索作为研究重点。主要工作内容如下:
　　(1)采用熔融淬火法制备了Tm3+-Tb3+-Eu3+共掺杂ZBLAN发光玻璃材料。在365 nm的紫外光激发下，同时观测到蓝、绿和红色区域的发射，混合实现了白光。随着Eu2O3掺杂量从0.5 mol％调整到1.2 mol％，混合白光的色坐标从(x=0.276，y=0.29)到(x=0.337，y=0.337)，当掺杂浓度达到1.1 mol％时，样品色坐标达到标准白光的(x=0.332，y=0.330)。借助PLE和荧光寿命讨论了在365 nm紫外光激发下稀土Tb3+和Eu3+之间发生的能量传递过程。
　　(2)讨论了环境温度对Tm3+/Tb3+/Eu3+单掺杂以及共掺杂ZBLAN玻璃的影响，分析认为各离子对应能级激活能的差异导致了蓝光(450 nm)、绿光(541 nm)和红光(611nm)的热淬灭速率不同，使得共掺杂ZBLAN玻璃在温度升高的情况下发光颜色存在从白光向蓝光移动的现象。
　　(3)通过BaCl2替换BaF2制备出含有BaCl2微晶的ZBLAN微晶玻璃样品。通过差热分析法(DTA)对微晶的成核温度和晶化温度等实验条件进行了探索，推断ZBLAN微晶玻璃的最佳成核温度为294℃，424℃左右则是BaCl2微晶的最佳的晶化温度。热处理后Eu3+掺杂样品的可见光区域红光发射明显增强，分析了Eu3+掺杂浓度增大造成的微晶玻璃的浓度淬灭现象。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 白光LED概述

1．2．1 白光LED的发展史

1．2．2 白光LED的实现方式及其优势和不足

1．3 用于LED照明荧光材料研究现状

1．4 光致发光机理

1．4．1 发光材料的组成

1．4．2 三基色原理

1．4．3 荧光寿命

1．4．4 位形坐标理论

1．4．5 能量传递理论

1．5 发光材料的测试和表征手段

1．5．1 晶相分析

1．5．2 吸收光谱分析

1．5．3 荧光光谱分析

1．5．4 荧光寿命测试

1．5．5 差热分析

1．6 本课题的主要研究内容

第二章 Tm3+_Tb3+-Eu3+共掺杂氟锆酸盐玻璃的制备及发光特性

2．1 引言

2．2 实验部分

2．3 Tm3+／Tb3+／Eu3+单掺杂与共掺杂氟锆酸盐玻璃发光特性的研究

2．3．1 稀土单掺杂氟锆酸盐玻璃XRD测试和样品透过率测试

2．3．2 Tm3+／Tb3+／Eu3+单掺杂氟锆酸盐玻璃发光性质的研究

2．3．3 Tm3+-Tb3+-Eu3+共掺杂氟锆酸盐玻璃的白光发射

2．3．4 Eu3+特征发光增强机制

2．4 本章小结

第三章 Tm3+／Tb3+／Eu3+共掺氟锆酸盐玻璃的光致发光热稳定性的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 Tm3+／Tb3+／Eu3+单掺杂ZBLAN样品发光与温度变化的依赖关系

3．3．1 Tm3+／Tb3+／Eu3+单掺杂ZBLAN样品荧光发射强度与温度变化的依赖关系

3．3．2 Tm3+／Tb3+／Eu3+单掺杂ZBLAN样品发光峰中心位置与温度变化的依赖关系

3．3．3 Tm3+-Tb3+-Eu3+共掺杂白光ZBLAN样品色坐标与温度变化的依赖关系

3．4 本章小结

第四章 Eu3+掺杂氟氯锆酸盐微晶玻璃制备及发光特性

4．1 引言

4．2 实验部分

4．3 热处理温度对氟氯锆酸盐玻璃微晶化以及Eu3+发光的影响

4．3．1 氟氯锆酸盐微晶玻璃的热分析

4．3．2 热处理温度对氟氯锆酸盐玻璃微晶化过程的影响

4．3．3 热处理温度对Eu3+掺杂氟氯锆酸盐微晶玻璃发光情况的影n向

4．4 Eu3+掺杂氟锆酸盐微晶玻璃的浓度淬灭

4．5 本章小结

第五章 全文总结与展望

5．1 全文总结

5．2 工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢