几种稀土共掺钼酸盐上转换发光材料温度传感特性

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稀土掺杂发光材料在荧光粉、透明陶瓷、太阳能电池以及温度传感器等领域都有着重要的作用,并且引起了研究者们广泛的关注。钼酸镧锂(LiLa(MoO4)具有稳定的物理化学特性,较低的有效声子能量,利于实现稀土掺杂发光特性,是一种很优质的基质材料。本论文包含三部分内容:第一部分是有关物质发光的一些基础理论以及稀土离子和温度测量方面的简要介绍。第二部分主要介绍了各种上转换基质材料接着介绍了荧光材料的制备方法最后概述了用于物质晶相结构分析的X射线衍射测试方法和原理。第三部分是论文的主要研究内容和成果,包含第三章和第四章两章内容。内容如下:  1.采用高温固相法和溶胶凝胶法两种合成方法制备了含有不同Er3+掺杂浓度LiLa(MoO4)2∶ Yb3+,xEr3+的样品。首先采用XRD和SEM技术对物质的晶相结构和形貌进行分析,发现采用高温固相法合成的样品含有少许杂相,并且颗粒具有团聚现象,最终我们采用溶胶凝胶法制备的样品继续完成后续研究内容。掺杂离子的浓度是影响物质发光特性的一个重要因素,对此我们主要在Yb3+离子浓度一定的情况下,研究了不同Er3+浓度对体系的发光特性的研究。结果表明,当Er3+浓度为3%时,其两个主发光带最强。分析了上转换发射光谱,指出主要的绿色发光带的跃迁来源分别为2H11/2→4I15/2(530 nm),4S3/2→4I15/2(550 nm),通过上转换发光与温度的依赖关系,我们发现2H11/2→4I15/2(530 nm)跃迁荧光强度随温度的升高先增强后减弱,在453K处达到最强,而4S3/2→4I15/2(550 nm)跃迁的荧光强度则随着温度的升高一直减弱,最后得出在303K处达到相对灵敏度达到最大值为1.13%K-1。  2.采用溶胶凝胶法制备了LiLa(MoO4)2∶ xTm3+,20%Yb3+和LiLa(MoO4)2∶Yb3+,xHo3+(x=0.5%,1.0%)晶体粉末荧光粉,分别分析了其在980nm光源激发下的上转换光谱。最重要的是测量了变温发射上转换发射光谱,研究了Tm3+离子的1G4和3F2.3两能级的上转换发光强度比随温度的变化关系,最后得出了比已报道文献中都较高的相对灵敏度,对传统利用热耦合能级荧光强度比测温技术成功的有了突破。而通过对LiLa(MoO4)2∶ Yb3+,0.5%Ho3+上转换发光材料红色和绿色发光带随温度的变化关系进行了测量,发现绿色发光带随温度的升高其荧光强度逐渐降低,而红色发光带荧光强度随温度的升高先增强后减弱。计算了荧光强度比值和相对灵敏度,其相对灵敏度在333 K时为0.677%。虽然其相对灵敏度一般,但是由于其在560~630nm波长范围内无其它发射峰,避免了光谱重叠现象,在温度探测方面有较为重要的应用。
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