【摘 要】
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稀土掺杂微纳米发光材料由于其发射带窄、毒性弱、寿命长等优点,在许多应用上获得广泛关注,如光学温度传感、细胞成像、医疗、防伪、太阳能电池和植物生长灯等领域。为了提高材料的利用率以及满足生产生活的需要,多功能材料的开发和探索势在必行。此外,稀土发光材料仍面临着稀土离子掺杂浓度低的困境。掺杂浓度的增加会使掺杂剂之间的距离减小,这必然会增强发光中心之间的相互作用,导致发光强度减弱。所以,为了能够实现稀土离
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稀土掺杂微纳米发光材料由于其发射带窄、毒性弱、寿命长等优点,在许多应用上获得广泛关注,如光学温度传感、细胞成像、医疗、防伪、太阳能电池和植物生长灯等领域。为了提高材料的利用率以及满足生产生活的需要,多功能材料的开发和探索势在必行。此外,稀土发光材料仍面临着稀土离子掺杂浓度低的困境。掺杂浓度的增加会使掺杂剂之间的距离减小,这必然会增强发光中心之间的相互作用,导致发光强度减弱。所以,为了能够实现稀土离子的高浓度掺杂,方法之一就要对基质材料的晶格结构加以设计和调整。为此,我们首先从稀土发光材料的多功能性出发,找寻具有双激活剂的单相自发光荧光粉,使其实现在单一紫外光激发下的双模发射,并对该荧光粉的结构,光学性能和相关应用进行了详细的探索。另外,为构建高浓度掺杂的上转换发光材料,所需之一就是减弱激活剂离子的浓度淬灭现象,增大掺杂剂间的距离,从而优化上转换发光材料的发光特性。具体研究内容包括以下几个方面:（1）利用在碳棒还原气氛下的高温固相法成功合成了CaEuAl3O7:Eu2+/Eu3+单相自发光荧光粉。在单一紫外光激发下(λex=359 nm),可以同时实现Eu2+离子的宽带蓝光和Eu3+离子的锐线红光发射,并且发射光谱与植物的叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱相吻合。通过计算CaEuAl3O7:Eu2+/Eu3+的所有发射峰的相对强度和色度改变量随温度的变化情况,得出了该样品的热稳定较好的特性。因此,将样品与商用的紫外芯片结合制备成LED器件,在植物生长灯的应用领域上具有很大潜力。同时,讨论了Eu2+和Eu3+的非热耦合能级（5d→4f,~5D0→~7F2,~5D0→~7F4）的荧光强度比温度传感性能,并得出了相对较高的灵敏度,高达6.90%K-1。（2）利用高温固相法成功合成了Ba6Gd2Ti4O17氧化物。通过晶体结构的分析,GdO6和BaO6多面体呈现出叠层的晶体结构,它们交替排列可以增大基质中发光中心的距离,使得Er3+离子的掺杂浓度高达0.25。并且对Er3+的高浓度掺杂性能的机理和发光机理也做了详细地探究。此外,为了证明结构因素对Er3+离子掺杂量的影响,我们还研究了其他非层状结构的BaGd2O4和BaGd2ZnO5氧化物,最终发现它们的最佳Er3+离子的掺杂量只能达到0.05。
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