铋掺杂氧化物晶体中铋离子价态的调控及其发光性质研究

发布时间：2021-09-22 02:56

　　铋掺杂的近红外发光材料由于其独特的超宽带发光性质引起了人们的广泛关注。铋掺杂材料的发光性质与铋离子价态密切相关,如何调控其价态是获得发光性质优异的铋掺杂发光材料至关重要的一步。本论文选取含有不同碱土金属离子的铋掺杂氧化物晶体为研究对象,研究了其中铋离子的价态调控及其发光性质。获得结果如下:（1）研究了Sr₃Ga₄O₉:Bi晶体中铋离子的价态调控及发光性质。发现在空气制备条件下,铋离子以+3价形式存在。在240-400 nm激发光激发下可产生发光峰值位于530 nm和680 nm的可调发光,同时该铋掺杂氧化物晶体可产生发光峰值位于530 nm和680 nm的长余辉发光和力致发光,余辉发光可持续6.5 h。制备气氛是氮气/氢气时未发现低价铋离子发光;（2）研究了Ba₂Y₅B₅O₁₇:Bi晶体中铋离子的价态调控及发光性质。发现制备气氛是空气时,铋离子以+3价形式存在。该氧化物可作为一种蓝光荧光粉,在360-390 nm范围内具有高效吸收,与... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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ZnWO4:1.0%Bi3+样品的发射光谱

华南理工大学硕士学位论文41-2所示，在Li等人报道的Ca2P2O7:Bi2+晶体中，该晶体能够有效吸收峰值位于~250nm及~460nm的光，发射光谱位于红光区域[13]。与Bi3+相比，目前Bi2+的研究相对较少。1866年，LocoqdeBuisbaudran在BaSO4:Bi材料中发现了橙红色发光，该发光于1944年被Hamstra证实为Bi2+的发光[14]。在1994年，G.Blasse首次报道了SrB4O7:Bi2+的发光，自此以后，SrB6O10:Bi2+，Ba2P2O7:Bi2+，Ca2P2O7:Bi2+，Sr2P2O7:Bi2+，BaBPO5:Bi2+，SrBPO5:Bi2+，CaBPO5:Bi2+被相继报道[13,15-19]。可以发现，目前所报道的Bi2+掺杂的晶体主要集中在磷酸盐，硼酸盐，硫酸盐中。由于Bi2+能够有效吸收紫外光和蓝光，在晶体环境中可实现红光发射，因此Bi2+掺杂的荧光粉可广泛应用于WLED中。表1-2Bi2+的能级结构Table1-2TheenergylevelofBi2+能态电子组态LSJ2S+1Lj基态6s26P111/21/22P1/2激发态6s17s101/21/22S1/26s26P111/21/22P3/2图1-2Ca2P2O7:Bi2+的归一化发射和激发光谱[13]Figure1-2NormalizedemissionandexcitationspectraofCa2P2O7:Bi2+1.2.3Bi+的发光性质及应用Bi+电子组态为[Xe]4f145d106s26p2，其能级结构如表1-3所示。当Bi+处于气体状态

第一章绪论5时，1S0，1D2，3P1，3P2的能级分别位于226nm，295nm，587nm和751nm。在特定的晶体环境下，由于Bi+与晶体间的相互作用，会导致激发态能级与其气态时存在差别。Bi+掺杂的材料在近红外区域有着超宽带发射，如图1-3所示，BaF2:Bi晶体在500，700和808nm激发下的近红外发光光谱可覆盖1000-1600nm范围[20]。Bi+掺杂的近红外发光玻璃或晶体可应用于光纤放大器或光纤激光领域。表1-3Bi+的能级结构Table1-3TheenergylevelofBi+能态电子组态LSJ2S+1Lj基态6P21103P0激发态6P20001S06P22021D26P21103P16P21103P2图1-3BaF2:Bi晶体近红外发光光谱以及监测1070，1280和1500nm的激发光谱[20]Figure1-3NIRphotoluminescencespectraofBaF2:Bicrystal,andexcitationspectraofBaF2:Bicrystalmonitoredat1070,1280and1500nm


本文编号：3402997