一类新型非稀土激活的ylt2gtolt2gts基长余辉磷光体制备及光谱学性能研究

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1、浙江大学博士学位论文摘要近年来环境污染和能源危机问题已引起世界各国广泛关注，“节能”和“绿色”成为材料科学领域的主要攻关方向之一。高亮度、多色性的长余辉磷光体具有蓄光、储能、节能和全色性等特性，在发光显示、标识、精密探测和能量转换等技术领域有着重要而广泛的应用背景，是材料、生物、能源和信息等学科研究的热点之一。本文在总结和评述了长余辉磷光体制备和性能，发光和长余辉机理的研究进展与面一临的主要问题，以及Y202s的晶体结构特点、稀土离子激活的发光性能和发展前号基础上，研究了一类非稀土激活的Y202s基新型长余辉磷光体。

2、着重研究了Y202s：Ti磷光体制备工艺，相组成和微结构控制；晶体结构、杂质形态和缺陷及能级结构；光谱性能和影响规律以及发光机理和长余辉起因等。取得了一系列重要结论和具有理论研究意义的成果，为实现开发一类新型非稀土激活的长余辉磷光体提供了理论和实验依据。采用高温固相反应法研究并成功合成了一系列Eu，Ti共激活的Y202s：Eu，Ti长余辉磷光体发光材料，研究并成功合成了一系列新型非稀土激活的Y202s：Ti长余辉磷光体发光材料，研究了Y202s：Ti磷光体的成相历程和固溶行为，确定了获得合适晶粒尺寸、形貌和窄粒径分布

3、特征的单相Y202s：Ti磷光体的适宜合成工艺条件。应用x射线粉末衍射metveld方法，研究表征了Y202S：Ti磷光体的晶体结构为六方晶系，P／3ml空间群，Ti离子取代Y3+占据等当的C，。对称格位；激发一发射谱由两个主波长分别为265nm和384nm的激发峰和一个565m宽发射峰(Fwm仁82m)组成，光色坐标为X_0．5443，v=O．4404，余辉时间达5h，兼有较高的浓度猝灭(～12mol％)和温度猝灭(189℃)特性，是一类有理论研究意义和应用背景的新型长余辉磷光体，获得和积累了有意义的相关晶体学和光

4、谱学数据。对Y202s：xTi(x=o～o．28)磷光体的浓度猝灭研究发现，在265m激发下，Y202s：Ti的浓度猝灭值为6m01％Ti，而在384nm激发下，发光强度分别在6m01％和12mol％Ti时出现峰值，获得了两条完全不同的浓度猝灭曲线；而Y202S：xTi的余辉衰减曲线，随x增加先平行上升，在X=o．09时达到最佳值，当X>O．12时余辉曲线衰减速率加快，余辉性浙江大学博士学位论文能降低，但所有的余辉曲线经数学拟合确认都符合双指数方程：，p)=彳1·exp(一f／‘)+42·exp(—f／乞)。采用Ⅺ球

5、和Ⅺ，S分析方法研究了Y202S：Ti磷光体中Ti离子的价态分布及其掺杂所引起的点缺陷种类，确定了Y202s：Ti磷光体中Ti离子以Ti2+，Ti3+和Ti4+三种价态形式共存，离子浓度比例Ti2+：Ti3+：Ti4+=O．12：1：0．26。结合Y202S的本征点缺陷种类及其缺陷形成能，确定在Y202s：Ti磷光体中除Ti离子占据Y3雠时引入盼++l’和In忽I两种阳离子外，尚可能存在K和0j。。两种阴离子点缺陷。应用漫反射光谱和热释光谱测试方法，仔细研究了Y，O，S：Ti磷光体的带隙结构和Ti掺杂形成的局域缺陷能

6、级位置。结果表明，Y，O，s基质带隙吸收为4．72ev，掺杂Ti离子所形成的杂质吸收边3．28ev；经理论计算得到88．91℃和190．49℃两个热释峰对应的陷阱能级深度为o．618eV和o．858eV，分别对应于Vs2．和I珥十+l，这为研究Y202s：Ti磷光体发光和余辉机理相关的缺陷能级结构提供了依据。综合应用DRs，Ⅺ①，xPs，TL和光电流等实验手段，研究确定了Y202s：Ti磷光体的基质带隙(E。)和杂质吸收；Ti离子价态分布以及引入的缺陷和局域能级，提出了Y202s：Ti复合发光模型，指出565胁发光起

7、因于[叫玎俘获的电子和[D言】哗}获的空穴间的复合，而长余辉归固于毗：一】”和(n患】’的储能作用，并自洽解释了Y202S：Ti的发光过程和长余辉起固以及Ti离子掺杂浓度对其发光和余辉性能的影响规律。采用不同种类气氛热处理，以改变Ti离子价态分布和缺陷浓度，结果发现按H2一N2：H2一N2—02氧化性增强的顺序，Y202s：Ti磷光体的发光和余辉性能依次同步增加。综合TL和xPS及x】强分析结果表明，这是由于氧化性气氛热处理增加了Y202s：Ti磷光体中l乃忽f’和oint的缺陷浓度，从而提高其发光和余辉性能所致。因

8、此，可采用控制气氛热处理方法，实现对磷光体发光和余辉性能的调控和优化，有重要实用参考意义。仔细研究了共掺M2+(M2+一M92+，Ca2+，sr2+，Ba2+)后Y202s：Ti，M磷光体系的光谱和余辉性能变化特性及规律，依据二价共掺杂离子的浓度、半径和引入新IM盈l缺陷的不同，探讨了他们对磷光体的激发和发射光谱以及余辉性能的影响规律及起因，对