铕、铽、钐掺杂铝硅酸盐氟氧玻璃及微晶玻璃的制备和性能研究

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近年来,白光LED作为新一代的照明光源引起了广泛的关注,它已显示出取代传统照明光源白炽灯和荧光灯的趋势。在此背景下,本论文研究了紫外光激发的白光LED用发光玻璃,采用熔融淬冷法制备了铕、铽、钐掺杂铝硅酸盐氟氧玻璃,及相应的热处理得到微晶玻璃。通过密度、吸收光谱、X射线衍射图谱、荧光光谱、电子顺磁共振谱等测试方法,研究了玻璃组成和稀土离子浓度变化对该体系玻璃的发光性能的影响。论文分为四章,首先简明地概述了稀土离子的特性及白光LED用发光玻璃的研究进展;在此基础上实验制备和分析了稀土离子掺杂氟氧玻璃及微晶玻璃的发光性能。本论文取得的主要研究成果有:(1)空气条件下制备铕掺杂铝硅酸盐玻璃中存在Eu3+离子向Eu2+离子的转化,其转化效率随着玻璃组成中氟阴离子浓度的提高而增大,随着B2O3含量的增多呈现出先增加后减小的规律。铕钐共掺杂铝硅盐玻璃中,随着Sm2O3掺杂含量的增加可观察到Eu2+离子对Eu3+和Sm3+离子能量传递过程。另外,对铕单掺铝硅酸盐玻璃进行热处理可提高Eu3+离子向Eu2+离子的转变效率,从而增强Eu2+离子的发光强度。(2)通过熔融淬冷法和相应的热处理制备了铽钐共掺杂铝硅酸盐氟氧玻璃及微晶玻璃,发现随着氟含量的提高可以增强稀土离子发光中心的发光强度,而对发光峰形状和峰位没有明显影响;随着Sm2O3掺杂浓度的提高可观察到Sm3+离子的自淬灭效应和Tb3+离子对Sm3+离子的能量传递现象,并且Tb4O7掺杂含量0.125 mol%,Sm2O3浓度为0.7 mol%时发光体接近为暖白光发射。另外,对铽钐共掺杂铝硅酸盐玻璃进行微晶化热处理可明显提高稀土离子的发光强度和延长稀土离子的荧光寿命。
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