【摘 要】
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探索新型的基质材料对发光材料的发展有着非常重要的作用。目前,上转换发光材料在红外防伪、太阳能电池、上转换三维立体显示、传感和生物医药等方面有潜在的广泛应用。光学性能优异且具有一定的强度和化学稳定性的基质材料可以作为发光材料组成成分中的一员,为激活剂离子提供合适的晶体场,从而增加光子发射,产生优异的性能。氧化物系列基体的声子能量大,上转换效率低,但是制备工艺简单、机械强度好、化学稳定性好、对环境条件
【基金项目】
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中央高校基本科研业务费； 国家自然科学基金；
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探索新型的基质材料对发光材料的发展有着非常重要的作用。目前,上转换发光材料在红外防伪、太阳能电池、上转换三维立体显示、传感和生物医药等方面有潜在的广泛应用。光学性能优异且具有一定的强度和化学稳定性的基质材料可以作为发光材料组成成分中的一员,为激活剂离子提供合适的晶体场,从而增加光子发射,产生优异的性能。氧化物系列基体的声子能量大,上转换效率低,但是制备工艺简单、机械强度好、化学稳定性好、对环境条件要求较低等优势,从而被广泛应用。本文使用高温固相法制备新型基质α-Ba2ScAlO5,优化了该基质的制备工艺,对其物相组成及微观形貌也进行了分析研究;通过掺杂稀土元素探究了该材料的上转换荧光特性;采用掺杂金属阳离子(Ca2+)增强了材料的上转换荧光强度。本文主要研究结果概括如下:1.通过调整原料化学计量比,采用高温氢炉（1700℃）固相烧结工艺,获得在室温下稳定存在的单相α-Ba2ScAlO5。单相结构的获得,需要在化学计量比的基础上额外增加10%的钡含量,钪铝含量之比0.8:1.2,对应的配料成分为Ba2.2(Sc0.8Al1.2O5)。2.实验发现掺杂稀土激活剂Er3+,敏化剂Yb3+的α-Ba2ScAlO5在同样条件下烧结后具有较强的荧光。稀土元素掺杂的浓度不仅会影响材料的荧光强度,而且还会对材料的物相组成有一定的影响。保持单相结构且有较强荧光的最优成分为Ba2.2(Sc0.57Yb0.2Er0.03)Al1.2O5。3.通过改变材料的烧结气氛发现,在相同成分比例下烧结的样品,气氛对材料的结构和荧光性能均有影响。不同烧结氛围下样品的EPR显示,样品的氧缺陷含量不同,氧缺陷可以提高激活剂与敏化剂之间的能量传递效率,进而使得材料具有较强的上转换荧光强度。4.掺杂钙离子可以优化稀土掺杂α-Ba2ScAlO5材料的荧光性能,将材料的荧光强度提升5倍。通过分析发现,钙掺杂可以增强材料的荧光强度的原因是因为钙占据了钡位,改变了材料的晶体场,使得材料的晶格间距变小,从而提高了能量传递效率,增强了上转换荧光。
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