LaNbO4基稀土掺杂(Ln=Dy,Tb,Eu,Sm)材料的制备及发光性质的研究

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本文以紫外光254nm激发稀土掺杂LaNbO4为研究对象,利用高温固相法制备了稀土Dy3+和Dy3+、Tb3+、Eu3+、Sm3+共掺杂的单一基质白光发射的发光材料。通过X射线衍射、光致发光光谱、扫描电子显微镜(SEM)、荧光显微镜等手段,详细研究了Dy3+单掺杂对LaNbO4基质晶格结构、发光性质的影响,通过稀土共掺杂进行光谱剪裁可实现单一基质色温可调的白光发射荧光材料。为了优化样品发光性能,研究了改变助熔剂后LaNbO4发光材料的发光分布变化。具体内容如下:利用高温固相法制备了以单斜晶系LaNbO4为基质,通过稀土离子掺杂实现单一样品发白光的新型荧光粉。La1-xNbO3+4:Dyx(0.01-0.1)光致发光性质研究表明,La3+1-xNbO4:Dyx可被紫外光254nm有效激发,主峰位于410nm宽带蓝光发射来源于基质Nb5+-O2-的电荷迁移带,位于575nm线状黄光发射来源于稀土Dy3+离子的特征发射(4F9/2→6H13/2跃迁)。宽带蓝光发射与线状黄光发射结合,可以观察到明亮的白光。随着Dy3+浓度的增加,来源于基质电荷迁移带的蓝光发射强度逐渐减少,Dy3+的特征发射(4F69/2→H13/2跃迁)逐渐增强,发光颜色实现从冷白向暖白可调。为了丰富其发射图谱,在La3+1-xNbO4:Dyx样品中同时掺入稀土离子Tb3+,在紫外光254nm激发下,样品的光致发光图谱中同时观察到了稀土Dy3+离子575nm(4F69/2→H13/2跃迁)和Tb3+离子545nm(5D74→F5跃迁)的特征发射峰。在共掺样品中进一步掺入稀土离子Eu3+、Sm3+,在红色区域可以观察到Eu3+离子613nm(5D0→7F2跃迁)特征发射峰,以及Sm3+离子647nm(4G65/2→H7/2跃迁)特征发射峰。通过共掺和多掺,极大地丰富了样品的发光图谱。同时观察到在近紫外光/紫外光的激发下,单一样品呈现多色发光的现象(橙色至蓝色,冷白至暖白)。用H3BO3和NaF作助熔剂合成样品,荧光显微镜分析表明NaF作助熔剂样品颗粒的均匀性及发光均匀程度方面都有很大提高。助熔剂NaF可以很大程度地优化LaNbO4基荧光粉的发光性能。
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