爱华网第３４卷第７期发光学报Ｖ０１．３４Ｎ。．７文章编号：１０００－７０３２｛２０１３）０７－０８５０－０６
Ｅｒ３＋，Ｙｂ３＋共掺杂ＮａＧｄ（Ｍ００４）２荧光粉的发光特性
刘玉琪，仲海洋４，孙佳石，张金苏，李香萍，程丽红，张丽辉
（大连海事大学物理系，辽宁大连１１６０２６）
摘要：采用高温固相法制备了Ｅｒｓ＋，Ｙｂ３＋共掺杂的ＮａＧｄ（Ｍ００４）：荧光粉，通过ｘ射线衍射对样品的物相结构进行了分析，采用荧光光谱手段对样品的下转换发光将陛和上转换发光特性进行了研究。通过对激发、发射光谱的分析，发现基质到Ｅｒ３＋存在有效的能量传递。通过对样品上转换发光光谱的分析，发现在不同ｙｂ３＋掺杂浓度样品中．红光和绿光上转换发光均为双光子过程，并对样品Ｅ转换发光强度与ＬＤ泵浦电流和掺杂离子浓度的关系进行了讨论。
关键词：高温固相法；上转换；ＮａＧｄ（ＭｏＯ。）２；能量传递
中图分类号：０４８２．３１文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３７８８／ｆｇｘｂ２０１３３４０７．０８５０
ＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＥｒ３＋，Ｙｂ３＋Ｃｏ・ｄｏｐｅｄＮａＧｄ（Ｍ００４）２Ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ
ＬＩＵＹｕ—ｑｉ，ＺＨＯＮＧＨａｉ—ｙａｎｇ＋，ＳＵＮＪｉａ－ｓｈｉ，ＺＨＡＮＧＪｉｎ—ＳＵ，
ＬＩＸｉａｎｇ—ｐｉｎｇ，ＣＨＥＮＧＬｉ—ｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＬｉ—ｈｕｉ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２６，Ｃｈｉｎａ）
｛ＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＡｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａａｅ＠ｄｌｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｒ３＋，Ｙｂ’＋ＣＯ—ｄｏｐｅｄＮａＧｄ（Ｍ００４）２ｐｈｏｓｐｈｏｒｓｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｖｉａｓｏｌｉｄ—ｓｔａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｉｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｗｉｔｌｌＸ．ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｔｆｉｒｓｔ．ａｎｄｔｈｅｄｏｗｎ．ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｕｐ—ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｓｗｅｌｌ．Ｏｎｏｎｅｈａｎｄ，ｉｔｉｓｃｏｎ—ｆｉｒｍｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｆｒｏｍｈｏｓｔｌａｔｔｉｃｅｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｔｅｎ—ｔｅｒｓ，Ｅｒ“，ｕｐｏｎａｎａｌｙｚｉｎｇｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍａｎｄｅｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍ．Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄ，ｆｒｏｍｔｈｅｕｐ－ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｓｐｅｃｔｒｕｍ，ｔｈａｔｔｈｅｔｗｏ－ｐｈｏｔｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅｆｏｒｂｏｔｈｒｅｄａｎｄｇｒｅｅｎｕｐ—ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｓｉｎｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｏｆｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆＹｂ３＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ．ＩｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＬＤｐｕｍｐｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｄｏｐａｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｎｕｐ・－ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｉｎ・・ｔｅｎｓｉｔｙｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｕｐ—ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｗａｓｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｐ－ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ；ＮａＧｄ（Ｍ００４）２；ｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒ
引—ｋ９８０ｎｍ半导体激光二极管（ＬＤ）激发，但是Ｅｒ３＋在
口＝
９８０Ｂｉｌｌ处的吸收截面相对较小．因此上转换发光
近些年来，很多学者对Ｅｒ３＋，Ｙｂ３＋共掺杂体系的泵浦效率较低。而Ｙｂ３＋在９８０ｎｍ处具有更大的能量传递上转换进行了较为深入的研究ｍ１。的吸收截面，且Ｙｂ３＋的２Ｆ，，：ｌＦ，，：跃迁发射带和Ｅｒ３＋能级丰富且能级分布相对比较均匀，可以被Ｅｒ３＋的４Ｉ。Ⅳ：√Ｉ。。，：跃迁吸收带重合较好，所以
收稿日期：２０１３．０４—０１：修订日期：２０１３—０６一０１
基金项目：辽宁省自然科学基金（２０１２０２０１９）；辽宁省教育厅高等学校科研项目（Ｌ２０１００５７）资助
作者简介：刘玉琪（１９８８一），男，吉林松原人，主要从事稀土发光材料与物理方面的研究。
Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｙｕｑｉｌ１０４＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
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第７期刘玉琪，等：Ｅｒ３＋，Ｙｂ３＋共掺杂ＮａＧｄ（ＭｏＯ。）２荧光粉的发光特性８５１
Ｙｂ３＋的掺入可显著提高Ｅｒ３＋的上转换发光效率［７１１２］。作为一种重要的发光材料，钼酸盐在许多领域中都有着重要的应用。在具有ＡＲｅ（ＭｏＯ。）：（Ａ为碱金属元素，胁为稀土元素）化学式的钼酸盐中，钼离子被４个０２一离子包围，位于四面体的
对称中心，Ｍ００４一具有较好的稳定性。钼酸根在近
各衍射峰均可指认为ＮａＧｄ（ＭｏＯ。）：的衍射峰。
所以这里仅选择Ｅｒ３＋摩尔分数为３％、Ｙｂ３＋摩尔
分数分别为１％和２０％的样品为代表，其ＸＲＤ谱
如图１所示。从图中可以看出，ｌ％Ｙｂ¨和２０％
Ｙｂ３＋样品的衍射峰位与ＪＣＰＤＳＮｏ．２５－０８２８标准
卡片的数据匹配得很好，没有出现其他杂峰，表明
紫外区域具有宽而强的电荷迁移带，可以有效地吸收蓝紫光能量并传递给掺杂的稀土离子，因此钼酸
盐被认为是很有前途的荧光粉材料［１３－１Ｓ］。
所得到的产物为纯相的ＮａＧｄ（ＭｏＯ。）：，同时也可以说明Ｙｂ３＋浓度对于样品的晶体结构没有显著
影响。
固相反应是实验室和工业生产中常用的荧光粉制备方法，具有可控性强、操作简便、实验条件
简单、制得的材料结晶良好以及易于批量生产等优点¨６｜，本文以Ｅｒ２０｛、Ｙｂ２０１、Ｇｄ：０３、ＭｏＯ，和
ｌ
１％Ｙｂｎ
ｌ上１
Ｉ
１．Ｉ
Ｉ．
２０％Ｙｂ。
Ｉ
Ｎａ，ｃｏ，为原料，采用高温固相反应法合成了
ＮａＧｄ（ＭｏＯ。），：Ｅｒ３＋，Ｙｂ３＋荧光粉。利用荧光光
Ｉ
Ｉ
Ｉ
Ｉ
Ｉｌ～‘
ＪＣＰＤＳｃａｒｄ２５—０８２８
谱对该荧光粉的激发和发射性质进行了分析．在
９８０
ｎｍ激光激发下研究了其上转换发光特性。
，。Ｉ川．
２０
３０
４０
．ｈＩ．１Ｉ
５０
６０
２
实
验
２０／（。）
图１
ＮａＧｄ（ＭｏＯ。）：：Ｅｒ３＋，Ｙｂ３＋荧光粉的ＸＲＤ图以及ＪＣＰＤＳ标准卡片Ｎｏ．２５－０８２８
实验中使用的原料主要有Ｅｒ２０、、Ｙｂ，０、、
Ｆｉｇ．１
Ｇｄ２０３、Ｍ００３和Ｎａ２Ｃ０３，采用ＮＨ４ＨＦ２为助熔剂。
ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＥｒ３＋，Ｙｂ３＋ｃｏｄｏｐｅｄ
ＮａＧｄ（Ｍ００４）２
ｐｈｏｓｐｈｏｒｓａｎｄＪＣＰＤＳＣａｒｄＮｏ．２５－０８２８
所制备的荧光粉中Ｅｒ３＋掺杂摩尔分数为３％．
Ｙｂ３＋摩尔分数为ｚ％（ｚ＝０．５，ｌ，３，５，７，１０，１３，
３．２样品的下转换发光性质
图２为监测波长为５５３ａｍ（对应于Ｅｒ３＋的４Ｓ３／２－÷４［Ｉｓ／２跃迁）时，ＮａＧｄ（Ｍ００４）２：３％Ｅｒ３＋，１％Ｙｂ３＋荧光粉的激发光谱。从图中可以看出，
１５，１７，２０）。首先，根据化学计量比计算并称量
各个原材料的量，然后将称量好的药品放入玛瑙研钵中充分研磨，研磨时间为３０ｍｉｎ，以保证材料混合均匀。将混合均匀的混合物放在坩埚中送人
激发光谱由两部分组成：一部分是位于２００～３５０
ａｍ的宽带，其强度最大值位于２７４ｎｍ；另一部分是一系列尖锐的激发峰，位于３５０。５５０ｎｍ。前
高温电阻炉，在１０００℃条件下煅烧４ｈ，待炉子自然冷却到室温后取出，即获得相应的№Ｇｄ（Ｍ００４），：
Ｅ一＋，坩＋荧光粉。
采用日本岛津Ｓｈｉｍａｄｚｕ－６０００型ｘ射线衍射
半部分的宽带是源于Ｍｏ．Ｏ电荷迁移跃迁，说明
０６
仪进行物相分析，其中ｃｕ靶Ｋｃｔｌ线（Ａ＝０．１５４
啪）为辐射源，工作电压和电流分别为４０
３０
ｋＶ和
ｍＡ，扫描速度为２。／ｍｉｎ，扫描范围为１０。～
６０。。用Ｅｌ立Ｆ－４６００荧光光谱仪对样品荧光光谱
进行测量，入射狭缝和出射狭缝均为２．５ｎｍ．光电倍增管电压为４００Ｖ，扫描速度为１２００ｎｍ／ｍｉｎ。
所有测试均在室温下进行。
３结果与讨论
３．１结构表征
我们对所有样品的ＸＲＤ进行了测试．结果发
图２
ＮａＧｄ（ＭｏＯ。）：：３％Ｅｒ¨，１％Ｙｂ“荧光粉的激发光谱，监测波长为５５３
ａｍ。
Ｆｉｇ．２
ＥｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＮａＧｄ（Ｍ００４）２：３％Ｅｒ“，１％Ｙｂ“ｐｈｏｓｐｈｏｒ，Ａ。＝５５３ｎｍ．
现不同Ｙｂ３＋浓度样品的ＸＲＤ谱没有明显改变。
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