《稀土摻雜釓鋁石榴石的晶格穩定化及其螢光性能研究》是依託濟南大學，由李金凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：稀土摻雜釓鋁石榴石的晶格穩定化及其螢光性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李金凱
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著顯示和照明技術的不斷發展，石榴石基螢光材料（尤其是Y3Al5O12，YAG）的螢光性能有待進一步提高，且YAG較低的密度亦阻礙了其作為閃爍體材料的白宙榆仔發展。針對汗熱您上述問題，本項目率先提出以Lu摻雜穩定GdAG:Re3+（Re=Tb/Eu, Tb/Ce）的晶格結構，以此為基礎採用多組分碳酸鹽沉澱技術合成高品質(Gd,Lu)AG:Re3+新型螢光材料。利用光致發射光譜、螢光衰減等手段，測量其螢光性能參數，結合材料的低溫螢光特性和聲子伴帶分析研究晶體缺陷和Re3+的微觀配位環境對螢光性能的影雄囑剃響及其作用機理，確定黃昆因子；揭示助熔劑對材料顯微結構特徵的影響，建立晶粒長大動力學規律，進而確定適於釓鋁酸鹽體系助熔劑的最佳構成；利用母晶格中稀土離子間的能量傳遞效應及選擇性激發，實現材料螢光強度和螢光色的有效調控，揭示材料內部能量傳遞機制。該項目為進一步最佳化石榴石基螢光材料的光學性能提供了理論依據。
結題摘要
針對Y3Al5O12（YAG）石榴石基螢光材料的螢光性能有待提高，其較低的理論密度亦阻礙了其作為閃爍體材料的發展，本項目提出以Lu摻雜穩定GdAG:Re3+（Re= Tb, Eu, Tb/Eu, Tb/Ce）石榴石的晶體結構並以此為基礎對(Gd,Lu)AG:Re3+體系進行光功能開發。該項目為進一步最佳化石榴石基螢光材料的光學性能提供了理論依據。項目的研究結果概述如下： （1）採用碳酸 氫匙只戀試銨共沉澱法獲得了形貌均勻、分散性良好的[(Gd1-xLu0x)1-yTby]AG（x=0.1-0.5, y=0.01-0.15）綠色螢光顆粒。Lu3+摻雜可實現GdAG晶格的有效穩定化，Lu最低摻雜量為～10 at%。 (Gd1-xLux)AG系螢光材料的密度較YAG體系具有較大的提升。該螢光材料的猝滅濃度為～10at%，猝滅機制為Tb3+間的相互作用。1500 ºC煅燒產物[(Gd0.9Lu0.1)0.9Tb0.1]AG具有優異的內部量子效率（83.4%）和外部量子效霉糠率（65.6%）。材料的晶格尺寸和螢光發射強度隨著Lu3+的添加而降低。以GdAP:Tb3+為例，助熔劑的添加可進一步增強材料的螢光性能，助熔劑最佳配比為5wt%NaCl+95wt%Na2SO4，添加量為前驅體質量的2倍； （2）對於[(Gd0.8Lu0.2)0.9-xTb0.1Eux]AG體系，Eu3+的橙紅色發光因Gd3+→Eu3+和Tb3+→Eu3+能量傳遞而顯著增強。x=0.03時的能量傳遞效率高達82%，能量傳遞機制為電偶極子-四偶極子互作用。通過調整Tb3+/Eu3+間的相對含量實現了綠-黃-橙紅螢光色的有效調控；對於[(Gd0.8Lu0.2)0.99xCe0.01Tbx]AG體系，在不同激發波長下，材料發光呈現多樣性。利用Gd3+→Ce3+和Tb3+→Ce3+能量傳遞可提高Ce3+的黃光發射，且該系螢光材料擁有更多的紅光成份，更適宜用作暖光LED。Tb3+→Ce3+間的能量傳遞機制為電偶極子-電偶極子互作用； （3）Al(NO3)3與NH4Al(SO4)2摩爾比為1.0，採用尿素均相沉澱法獲得了[(GdxLu1-x)0.95Eu0.05]AG系紅色球形螢光顆粒。顆粒尺寸隨尿素濃度增加而減小。大尺寸顆粒呈現更優朵府炒異的熒達海多光性能和更短的螢光壽命。材料的螢光強度因Gd3+→Eu3+能量傳遞而隨Gd含量
