论文部分内容阅读
近年来，新型绿色能源的开发成为人们研究的热点。白光LED和太阳能电池作为新型能源，具有节能、环保、安全等许多优点，应用前景十分广泛。氧化锆是具有良好的化学稳定性和热稳定性的基质材料。本论文主要采用溶胶-凝胶法制备了不同晶相结构的稀土掺杂氧化锆纳米发光材料，并对其发光性能进行了研究。采用溶胶-凝胶法制备了ZrO2:Eu3+红色荧光粉。研究了两种电荷补偿方式对荧光粉结构和发光性能的影响，发现不同电荷补偿的荧光粉均为四方相和单斜相的混合相，以Na+为电荷补偿的荧光粉中四方相比例最大。可被紫外光(395nm)激发，发射606~616nm(5D0→7F2)的红光，且ZrO2:Eu3+/Na+荧光粉在606nm处的发光强度最强，具有最大的发光寿命(2.497ms)。通过改变Eu3+离子掺杂浓度，引入Y3+离子作为四方相稳定剂，采用溶胶-凝胶法制备了具有四方相的ZrO2:Y3+/Eu3+(YSZ:Eu)纳米荧光粉。YSZ:Eu荧光粉的激发光谱包含254nm处的宽峰归属于O2-→Eu3+的电荷跃迁和一系列锐线峰由Eu3+离子4f-4f电子能级跃迁导致，其中在近紫外区395nm处有一最强的激发峰。在395nm激发下，观测到Eu3+最佳掺杂浓度为6at.%(at.%为原子百分比浓度)的YSZ:Eu荧光粉在607nm(5D0→7F2跃迁)处有强的红光发射。根据Dexter理论分析，Eu3+在YSZ:Eu荧光粉中的浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。发光性能表明，红色荧光粉YSZ:Eu在近紫外发光二极管方面具有潜在的应用价值。采用溶胶-凝胶法制备了不同Yb3+离子掺杂浓度的ZrO2:Y3+/Eu3+/Yb3+(YSZ:Eu/Yb)荧光粉，分别监测Eu3+:5D0→7F2(613nm)和Yb3+:2F5/2→2F7/2(969nm)发光，得到的激发光谱中均出现Eu3+(7F0→5D0.1.2.3.4,5L6.7和5H3跃迁)的特征峰。发射光谱显示，在393nm紫外激发下，YSZ:Eu/Yb荧光粉在可见和近红外区均有发光。Eu3+与Yb3+之间存在能量传递，传递方式可能包含两种：有效的交叉弛豫过程和共合作下转换过程。Yb3+离子最佳浓度为11at.%，Eu3+→Yb3+的最大能量传递效率为75.11%，对应的量子效率为175.11%，表明该YSZ:Eu/Yb荧光粉在单晶硅太阳能电池中具有潜在应用。