紫外—近紫外光激发型Zn3（BO3）（PO4）荧光粉的制备及性能调控

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1、密级：学校代码：10075分类号：学号：20161368硕士专业学位论文紫外-近紫外光激发型Zn3(BO3)(PO4)荧光粉的制备及性能调控学位申请人:刘思敏韦志仁研究员指导教师:李盼来教授学位类别:硕士专业学位学科专业:工程硕士（光学工程领域）授予单位:河北大学答辩日期:二〇一八年五月ClassifiedIndex:CODE:10075U.D.C.:NO:20161368ADissertationfortheDegreeofMasterPreparationandpropertyregulationo

2、fZn3(BO3)(PO4)PhosphorforUV-nearUVlightCandidate：LiuSiminResearcher.WeiZhirenSupervisor：AssociateProf.LiPanlaiAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeMasterofEngineeringSpecialty：(OpticalEngineering)University：HebeiUniversityDateofOralExamination：May,2018

3、摘要摘要3+3+本文采用高温固相法，以Zn3(BO3)(PO4)为基质，合成了稀土离子RE(RE=Ce,Tb)2+和过渡金属离子(Mn)掺杂的荧光粉，采用XRD图谱、数据精修、光谱技术、荧光寿命及热释光光谱等表征了材料的性能，通过阳离子取代、能量传递和引入缺陷等方法深入研究了材料的发光特性，主要研究结果如下：3+3+（1）采用高温固相法合成了Zn3(BO3)(PO4):Ce荧光粉，研究发现Zn3(BO3)(PO4):Ce3+44出现了两个变化不一致的发射光谱。由于Ce的5d→F7/2和F5/2（双基态）

4、造成的两种3+发射峰的变化应该是一致的，所以出现了两个变化不一致的发射光谱的原因还与Ce2+2+2+的占位有关。通过阳离子取代的方式，分别用Mg和Ca替代Zn进行调控，利用发3+射光谱分峰拟合的方式，结合Zn3(BO3)(PO4)的晶体结构，深入探究了Zn3(BO3)(PO4):Ce3+3+和Zn2-xMx(BO3)(PO4):Ce（M=Mg、Ca）的发光原理，得到了Zn3(BO3)(PO4):Ce的发3+3+射光谱是由Ce的5d能级到双基态跃迁与Ce同时占取三种不同Zn的格位造成的。同3+时，也利用阳

5、离子取代的方式使得Ce发射特定位置的光谱。3+3+2+（2）采用高温固相法合成了一系列Ce、Tb、Mn掺杂的Zn3(BO3)(PO4)荧光粉。在3+3+3+3+Zn3(BO3)(PO4)基质中，Ce的发射光谱和Tb的激发光谱恰好有重叠，通过对Ce，Tb3+3+3+3+共掺时的荧光寿命曲线变化进行分析，发现在Ce，Tb共掺时，Ce对Tb有能量传3+3+递。经过计算，Ce对Tb的能量传递效率可以达到68%，实现了有效的能量传递。通过精修数据分析发现，以Zn为基础的仅具备弱晶体场环境（四配位和五配位）的2+Z

6、n3(BO3)(PO4)，由于具有扭曲的晶体结构，为低配位Mn的红光发射提供了条件，实2+现了有趣的Mn在五配位中发射红光的现象。同时，Zn3(BO3)(PO4)本身由于固有缺陷，3+2+可以发射蓝色范围的光，并且在该基质中发现了少见的Tb对Mn的能量传递，通过3+2+共掺杂Tb，Mn，产生了一系列颜色可调的荧光粉。3+2+（3）在之前的Zn3(BO3)(PO4):Tb,Mn荧光粉中，通过观察发射光谱和热释光谱，发3+2+现了基质的光谱出现了一定的波动，这是由于Tb、Mn在基质中引入了新的浅缺陷造3+2

7、+成的。通过温度光谱的测量，发现了Zn3(BO3)(PO4):Tb,Mn荧光粉具有良好的温度稳3+2+定性，其中，Tb的发射光谱在150℃时仍未发生热猝灭，Mn的发射光谱在200℃时3+2+也未发生热猝灭，经过深入探究发现，这是由于Tb、Mn离子在基质中引入的浅缺陷I摘要中的电子在高温作用下，跃迁到了激活离子的激发态，从而补偿了无辐射跃迁造成的发射缺失，同时，导致发射光谱蓝移的热激活声子辅助激发也在一定程度上阻止了无辐射3+2+跃迁。因此在高温下Zn3(BO3)(PO4):Tb,Mn荧光粉出现了零猝灭现

8、象。关键词荧光粉硼磷酸盐发光特性能量传递热稳定性IIAbstractAbstract3+3+2+Inthepaper,RareearthionsRE(RE=Ce,Tb)andtransitionmetalions(Mn)dopedphosphorsweresynthesizedbyhightemperaturesolidstatereactiontechniqueusingZn3(BO3)(PO4)asmatrix,andwereinves