BaGd2(MoO4)4∶Tb3+,Eu3+熒光粉的發(fā)光特性與能量傳遞機(jī)理

趙 旺，周薇薇，劉淑河，平兆艷，鄭慶華

(1. 淮南師范學(xué)院 電子工程學(xué)院，安徽 淮南 232038； 2. 濰坊市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所，山東 濰坊 261031)

1 引 言

由于稀土離子具有豐富的電子層結(jié)構(gòu)，它們的發(fā)射光譜幾乎覆蓋了從近紫外到遠(yuǎn)紅外的所有波段。因此，稀土發(fā)光材料在顯示、照明、檢測(cè)、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。在已報(bào)道的稀土發(fā)光材料中，Eu2+、Ce3+、Eu3+、Tb3+以及Dy3+離子是目前研究較多的幾種激活離子。其中，Eu3+離子的5D0→7F2能級(jí)躍遷可以在615 nm附近產(chǎn)生較強(qiáng)的紅光發(fā)射，因此被廣泛應(yīng)用于紅色熒光粉的制備與研究。而Tb3+離子由于在550 nm附近具有較強(qiáng)的綠光發(fā)射(5D4→7F5躍遷)，因而是一種重要的綠色光激活離子。此外，當(dāng)把這兩種激活離子共摻入同一基質(zhì)中后，借助于Tb3+與Eu3+離子間的能量傳遞效應(yīng)，不僅可以提高Eu3+離子的發(fā)光效率，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)單一基質(zhì)的多色發(fā)射和顏色調(diào)控[1]。例如，熊健會(huì)等研究了CaMoO4∶5%Tb3+,x%Eu3+的發(fā)光性能，通過(guò)改變Eu3+離子的摻雜濃度實(shí)現(xiàn)了由綠光→黃光→紅光的多色發(fā)射[2]。何曉燕等在CaWO4中摻入Tb3+與Eu3+離子后通過(guò)調(diào)控兩種離子的摻雜比例獲得了顏色從暖白光到冷白光可調(diào)的白色熒光粉[3]。因此，Tb3+、Eu3+共激活的發(fā)光材料成為了近年來(lái)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

基質(zhì)材料的物化性質(zhì)是影響材料發(fā)光特性的又一重要因素。鉬酸鹽化合物由于具有物化性質(zhì)穩(wěn)定、合成溫度低、綠色無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)而成為了人們研究發(fā)光材料的首選基質(zhì)材料之一。此外，鉬酸鹽化合物制備工藝簡(jiǎn)單且容易成相，許多合成方法都可應(yīng)用于鉬酸鹽化合物的制備，如高溫固相法、溶膠凝膠法、水熱法、共沉淀法等[4]。眾所周知，材料的制備工藝與方法直接決定著材料的形貌、粒徑、結(jié)構(gòu)等性質(zhì)，進(jìn)而影響到材料的性能。因此，鉬酸鹽化合物也為人們研究材料的制備方法、形貌以及性能的相互關(guān)系和影響提供了很好的研究對(duì)象。BaGd2(MoO4)4作為一種雙鉬酸鹽，屬于單斜晶系，空間群為C2/c。早期，人們對(duì)該化合物的研究主要集中在用作固體激光增益介質(zhì)的BaGd2(MoO4)4單晶上[5-7]。早在上世紀(jì)80年代，Balakireva等就報(bào)道了BaGd2-xNdx(MoO4)4單晶的生長(zhǎng)與光譜性能[5]。直到近十年來(lái)，BaGd2(MoO4)4作為一種稀土發(fā)光基質(zhì)材料逐漸引起了研究者的關(guān)注。Guo等相繼報(bào)道了Eu3+、Sm3+、Er3+及Dy3+摻雜的BaGd2(MoO4)4熒光粉的制備及發(fā)光特性[8-10]。但是，迄今為止尚未見(jiàn)有Tb3+離子摻雜及Tb3+、Eu3+共摻雜的BaGd2(MoO4)4發(fā)光材料的相關(guān)報(bào)道。為此，本文采用高溫固相法制備了一系列不同摻雜濃度的BaGd2(MoO4)4∶Tb3+與BaGd2(MoO4)4∶Tb3+,Eu3+熒光粉，研究了樣品的發(fā)光性質(zhì)及Tb3+與Eu3+離子間的能量傳遞機(jī)理與效率，并通過(guò)調(diào)節(jié)兩種激活離子的摻雜濃度實(shí)現(xiàn)了由綠光→紅光的多色發(fā)射。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 樣品制備

本文以BaCO3(A.R.)、Gd2O3(4N)、Eu2O3(4N)、Tb2O3(4N)、MoO3(A.R.)、無(wú)水乙醇(A.R.)為原料，采用傳統(tǒng)高溫固相法制備了一系列BaGd2-x-y(MoO4)4∶xTb3+,yEu3+熒光粉。首先，按照化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確稱(chēng)取原料后放入100 mL瑪瑙球磨罐中，加入瑪瑙研磨球以及無(wú)水乙醇50 mL；然后，將球磨罐放入QM-3SP2型球磨機(jī)中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為300 r/min，每隔1 h改變一次公轉(zhuǎn)方向，研磨10 h后取出烘干；最后，將樣品轉(zhuǎn)移到剛玉坩堝中，放入到馬弗爐中在900oC下焙燒10 h后研碎即得樣品。

2.2 樣品性能表征

采用德國(guó)布魯克(Bruker)AXS有限公司的D8 Advance X射線衍射儀(λ=0.154 06 nm)對(duì)樣品進(jìn)行物相分析，掃描范圍2θ=5°～60°；采用日立公司生產(chǎn)的F-4600熒光光譜儀測(cè)試樣品的激發(fā)光譜與發(fā)射光譜；采用英國(guó)愛(ài)丁堡公司生產(chǎn)的FLS-920熒光光譜儀測(cè)試樣品的熒光衰減曲線。

3 結(jié)果與討論

3.1 BaGd2 (MoO4)4∶Tb3+,Eu3+的物相分析

圖1為BaGd2-x-y(MoO4)4∶xTb3+,yEu3+的X射線粉末衍射譜。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)卡片相對(duì)比可以看出，圖1所列出樣品的衍射譜均與標(biāo)準(zhǔn)卡片相符，表明摻入的Tb3+與Eu3+離子已經(jīng)完全替代Gd3+離子進(jìn)入晶格。此外，BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+樣品的衍射峰位置并未隨著Tb3+離子摻雜濃度的升高而發(fā)生明顯變化。這主要是因?yàn)門(mén)b與Gd原子序數(shù)相鄰，離子半徑非常接近，所以Tb3+離子取代Gd3+離子后并未引起晶胞參數(shù)的明顯變化。

圖1 BaGd2-x-y(MoO4)4∶xTb3+,yEu3+ 樣品的XRD 譜

Fig.1 XRD patterns of BaGd2-x-y(MoO4)4∶xTb3+,yEu3+samples

3.2 BaGd2(MoO4)4∶Tb3+的光學(xué)性質(zhì)

以550 nm作為發(fā)射波長(zhǎng)，測(cè)得BaGd2(MoO4)4∶Tb3+熒光粉的激發(fā)光譜，如圖2所示。從圖中可以清楚看到兩個(gè)較強(qiáng)的激發(fā)峰，分別位于290 nm與485 nm處。其中位于290 nm處的寬激發(fā)峰屬于Mo-O電荷遷移帶，而485 nm處的激發(fā)峰則源自于Tb3+離子由基態(tài)7F6能級(jí)到激發(fā)態(tài)5D4能級(jí)的吸收躍遷[2]。此外，在350～390 nm之間還可以看到一組很弱的激發(fā)峰。在插圖中將其放大之后可以分辨出4個(gè)平滑的激發(fā)峰，分別歸屬于Tb3+離子的7F6→5D2(353 nm)、7F6→5G5(360 nm)、7F6→5G6(370 nm)及7F6→5D3(378 nm)吸收躍遷。

圖2 BaGd2(MoO4)4∶Tb3+熒光粉的激發(fā)光譜

Fig.2 Excitation spectra of BaGd2(MoO4)4∶Tb3+phosphors

圖3是BaGd2-x(MoO4)4:xTb3+(x= 0.2～1.6)熒光粉在290 nm激發(fā)下測(cè)得的發(fā)射光譜。所有樣品的發(fā)射光譜均包含4個(gè)明顯的發(fā)射峰，分別位于485，550，590，625 nm處。這4個(gè)發(fā)射峰源自于同一激發(fā)態(tài)5D4，分別對(duì)應(yīng)于Tb3+離子的5D4→7F6(490 nm)、5D4→7F5(550 nm)、5D4→7F4(590 nm)與5D4→7F3(625 nm)躍遷。其中，位于550 nm處的綠光發(fā)射強(qiáng)度最大，遠(yuǎn)高于其余3個(gè)發(fā)射峰，表明BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+樣品將具有較好的色純度。此外，可以看到，樣品的發(fā)射光譜分布幾乎不受Tb3+離子摻雜濃度的影響，但是樣品發(fā)光強(qiáng)度變化很大。圖3插圖中示出不同摻雜濃度下樣品的5D4→7F5躍遷的強(qiáng)度變化趨勢(shì)。與之前的許多報(bào)道結(jié)果類(lèi)似，樣品發(fā)光強(qiáng)度經(jīng)歷了先升高后降低的變化歷程：起初，樣品發(fā)光強(qiáng)度隨Tb3+離子摻雜濃度升高而逐漸增大，當(dāng)Tb3+離子的摻雜濃度為50%(x= 1.0)時(shí)，樣品發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到峰值；此后，隨著Tb3+濃度進(jìn)一步升高，樣品發(fā)光強(qiáng)度開(kāi)始下降，表明此時(shí)出現(xiàn)濃度猝滅現(xiàn)象。

根據(jù)Blasse提出的經(jīng)驗(yàn)公式[11]，可由臨界摻雜濃度估算出濃度猝滅時(shí)激活離子間的能量傳遞臨界距離(Rc)。計(jì)算公式如下：

圖3 不同Tb3+摻雜濃度下BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+熒光粉的發(fā)射光譜，插圖為5D4→7F5躍遷強(qiáng)度隨Tb3+離子濃度變化關(guān)系。

Fig.3 Emission spectra of BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+phosphors with different Tb3+concentrations. The inset shows the emission intensities of5D4→7F5transition as a function of Tb3+concentrations.

(1)

式中，V為臨界摻雜濃度下的晶胞體積，Z為每個(gè)晶胞中Gd3+(Tb3+)離子的個(gè)數(shù)(Z= 4)，xc為臨界摻雜濃度(xc= 1.0)。在此，考慮到Tb3+離子的摻入對(duì)晶體參數(shù)影響很小，因此取空白BaGd2-(MoO4)4的晶胞參數(shù)V=129.506 nm3。將以上參數(shù)代入公式(1)中得到Rc= 0.852 nm。Blasse認(rèn)為，當(dāng)激活離子間的臨界距離大于0.5 nm時(shí)，導(dǎo)致激活離子發(fā)生濃度猝滅的原因應(yīng)為離子間的電多級(jí)相互作用。所以，在BaGd2(MoO4)4∶Tb3+熒光粉中，電多極相互作用是導(dǎo)致Tb3+離子5D4能級(jí)發(fā)生濃度猝滅的主要原因。

此外，Dexter曾提出，對(duì)于電多極相互作用引起的濃度猝滅，樣品發(fā)光強(qiáng)度與激活劑摻雜濃度存在以下關(guān)系[12]:

(2)

其中，I為樣品發(fā)光強(qiáng)度，x為激活離子摻雜摩爾分?jǐn)?shù)，k、β與θ均為常數(shù)。對(duì)于不同的電多極作用類(lèi)型，θ的取值為6,8,10，分別對(duì)應(yīng)于電偶極-電偶極相互作用、電偶極-電四極相互作用、電四極-電四極相互作用。當(dāng)激活離子濃度高于臨界摻雜濃度xc時(shí)，公式(2)可近似寫(xiě)為：

(3)

式中，c為常數(shù)，I、x、θ與公式(2)中一致。我們?nèi)= 1.0，1.2，1.4，1.6四個(gè)濃度下樣品的5D4→7F5躍遷強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，得到lg(I/x)與lgx的關(guān)系曲線，

圖4 熒光粉BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+的lg(I/x)與lgx關(guān)系曲線

Fig.4 Relation curves of lg(I/x) with respect to lgxfor BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+phosphors

如圖4所示。擬合得到直線斜率分別為-1.68，因此，θ的值為5.04。由此可知，Tb3+離子在BaGd2(MoO4)4∶Tb3+熒光粉中的濃度猝滅現(xiàn)象主要由電偶極相互作用造成。

在290 nm激發(fā)下，通過(guò)監(jiān)測(cè)5D4→7F5躍遷(550 nm)發(fā)射強(qiáng)度變化，測(cè)得了BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+樣品的熒光衰減曲線，如圖5所示。所有的樣品熒光衰減曲線符合單指數(shù)函數(shù)模型：

I=I0exp(-t/τ)，

(4)

其中，I0為初始熒光強(qiáng)度，τ為熒光壽命。利用公式(4)擬合得到各濃度下Tb3+離子的熒光壽命，列于圖5中?？梢钥吹?，隨Tb3+離子摻雜濃度的升高，樣品熒光壽命逐漸縮短。尤其是當(dāng)Tb3+離子摻雜濃度高于臨界摻雜濃度(xc=1.0)之后，由于濃度猝滅效應(yīng)，樣品熒光壽命開(kāi)始迅速下降。

圖5 熒光粉BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+的熒光衰減曲線

Fig.5 Decay curves of BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+phosphors

3.3 BaGd2(MoO4)4∶Tb3+,Eu3+的光學(xué)性質(zhì)

以Eu3+離子的5D0→7F2躍遷發(fā)射(615 nm)作為監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)，分別測(cè)試了BaGd1.6(MoO4)4∶0.2Tb3+,0.2Eu3+與BaGd1.8(MoO4)4∶0.2Eu3+的激發(fā)光譜，如圖6所示。與文獻(xiàn)[8]中報(bào)道的結(jié)果一致，BaGd1.8(MoO4)4∶0.2Eu3+的激發(fā)光譜由一個(gè)寬的激發(fā)帶和一組尖銳的激發(fā)峰組成。其中，位于200～350 nm范圍內(nèi)的激發(fā)帶由Mo-O電荷遷移帶與Eu-O電荷遷移帶疊加組成[8]。而位于360～550 nm之間的銳激發(fā)峰則由Eu3+離子從基態(tài)7F0到不同激發(fā)態(tài)的躍遷吸收產(chǎn)生，其峰值分別位于363 nm(7F0→5D4)、382 nm(7F0→5L7)、395 nm(7F0→5L6)、416 nm(7F0→5D3)、465 nm(7F0→5D2)和536 nm(7F0→5D1)處。BaGd1.6(MoO4)4∶0.2Tb3+, 0.2Eu3+的激發(fā)光譜與BaGd1.8(MoO4)4∶0.2Eu3+基本一致。只是除了觀測(cè)到上述激發(fā)峰外，還可在485 nm處找到一個(gè)額外的激發(fā)峰。通過(guò)與圖2對(duì)比可知，該激發(fā)峰對(duì)應(yīng)于Tb3+離子的7F6→5D4躍遷吸收。由此可知，在BaGd2(MoO4)4∶Tb3+,Eu3+體系中，Tb3+離子的5D4能級(jí)與Eu3+離子的5D0能級(jí)之間存在著能量傳遞效應(yīng)。

圖6 熒光粉BaGd1.6(MoO4)4∶0.2Tb3+,0.2Eu3+與BaGd1.8(MoO4)4∶0.2Eu3+的激發(fā)光譜

Fig.6 Excitation spectra of BaGd1.6(MoO4)4∶0.2Tb3+,0.2Eu3+and BaGd1.8(MoO4)4∶0.2Eu3+phosphors

我們保持Tb3+離子摻雜濃度固定不變，在290 nm激發(fā)下，測(cè)得一系列BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+(y= 0.02～0.4)熒光粉的發(fā)射光譜，如圖7所示。這時(shí)發(fā)射光譜中除了Tb3+離子的發(fā)射峰之外，還可以觀察到Eu3+離子的特征發(fā)射峰，分別位于615 nm(5D0→7F2)、654 nm(5D0→7F3)與702 nm(5D0→7F4)處。而位于590 nm處的發(fā)射峰則是由Tb3+離子的5D4→7F4躍遷與Eu3+離子的5D0→7F1躍遷疊加而成。此外，隨著Eu3+離子摻雜濃度的提高，Eu3+離子的特征發(fā)射峰強(qiáng)度逐漸增大，而Tb3+離子的特征發(fā)射峰強(qiáng)度則逐漸降低。插圖中給出兩者隨Eu3+離子摻雜濃度的變化趨勢(shì)?？梢钥吹?，當(dāng)Eu3+離子摻雜濃度y=0.3時(shí)，550 nm處的發(fā)射峰強(qiáng)度約為y=0時(shí)的1/2。Tb3+離子發(fā)光強(qiáng)度的下降進(jìn)一步證實(shí)了在BaGd2(MoO4)4∶Tb3+,Eu3+體系中，能量由Tb3+的5D4能級(jí)傳遞到Eu3+離子的5D0能級(jí)[2]。這種能量傳遞效應(yīng)減少了Tb3+離子在激發(fā)態(tài)5D4能級(jí)的布居數(shù)目，因而降低了其發(fā)光強(qiáng)度。隨著Eu3+離子摻雜濃度的逐漸升高，Tb3+與Eu3+離子之間的距離縮短，能量傳遞效應(yīng)增強(qiáng)，因此Tb3+離子的發(fā)光強(qiáng)度下降愈加明顯。

圖7 熒光粉BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+的發(fā)射光譜，插圖為T(mén)b3+(550 nm)與Eu3+(615 nm)離子的發(fā)射強(qiáng)度隨Eu3+離子濃度變化關(guān)系。

Fig.7 Emission spectra of BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,xEu3+phosphors with different Eu3+concentrations. The inset shows the emission intensities of Tb3+(550 nm) and Eu3+(615 nm) ions as a function of Eu3+concentrations.

發(fā)射光譜的變化表明可以通過(guò)改變Eu3+的摻雜濃度來(lái)調(diào)控樣品的發(fā)光顏色。我們利用軟件CIE1931計(jì)算出BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+熒光粉(1#～8#分別對(duì)應(yīng)y=0～0.4)的色坐標(biāo)，如圖8所示。隨著Eu3+離子摻雜濃度的升高，樣品發(fā)光顏色逐漸從綠色經(jīng)黃色、橙色過(guò)渡到紅色。圖8中插圖為BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+熒光粉在 302 nm紫外燈照射下的發(fā)光情況，從圖中可以更直觀地看到，通過(guò)改變激活劑的濃度能夠?qū)崿F(xiàn)熒光粉的顏色調(diào)控與多色發(fā)射。

圖8 熒光粉BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+的色坐標(biāo)，插圖為樣品在302 nm激發(fā)下的發(fā)光。

Fig.8 CIE chromaticity diagram of BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+phosphors. The inset shows the emission of samples under excitation of 302 nm.

3.4 Tb3+與Eu3+離子之間的能量傳遞機(jī)理與效率

圖9為激發(fā)波長(zhǎng)290 nm、監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)550 nm時(shí)，BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+熒光粉的熒光衰減曲線。可以看到，隨著Eu3+摻雜濃度的升高，樣品熒光衰減曲線逐漸開(kāi)始偏離單指數(shù)函數(shù)模型，而變成雙指數(shù)函數(shù)模型[13]：

I=I1exp(-t/τ1)+I2exp(-t/τ2)，

(5)

式中I1、I2均為常數(shù)，τ1和τ2分別為第1和第2個(gè)指數(shù)分量的熒光衰減時(shí)間。出現(xiàn)上述變化是因?yàn)楫?dāng)Eu3+離子摻雜濃度較低時(shí)，Tb3+與Eu3+離子間的能量傳遞效應(yīng)較弱，處于激發(fā)態(tài)的Tb3+離子主要通過(guò)自身熒光發(fā)射這一種途徑衰減到基態(tài)，所以熒光衰減曲線符合單指數(shù)函數(shù)形式。而隨著Eu3+離子摻雜濃度的不斷提高，由Tb3+到Eu3+離子的能量傳遞效應(yīng)增強(qiáng)，這時(shí)處于激發(fā)態(tài)的Tb3+離子將通過(guò)自身熒光發(fā)射與能量傳遞兩種途徑衰減到基態(tài)，所以樣品熒光衰減曲線變?yōu)殡p指數(shù)函數(shù)形式。這種情況下，樣品的熒光壽命可根據(jù)下列公式計(jì)算[13-14]：

(6)

BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+熒光粉的熒光壽命列于表1中?？梢钥吹?，隨著Eu3+摻雜濃度的升高，由于Tb3+與Eu3+離子之間的能量傳遞效應(yīng)增強(qiáng)，Tb3+離子的熒光壽命逐漸縮短。

圖9 熒光粉BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+中Tb3+離子的熒光衰減曲線

Fig.9 Decay curves of Tb3+ions in BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+phosphors

為了更好地分析Tb3+與Eu3+離子間的能量傳遞過(guò)程，本文根據(jù)以下公式計(jì)算各樣品中Tb3+與Eu3+離子的能量傳遞效率(ηT)[2]：

(7)

式中τs和τs0分別為摻雜和不摻雜Eu3+離子時(shí)Tb3+離子的熒光壽命。各樣品的能量傳遞效率也列于表1中，可以看到，隨著Eu3+離子摻雜濃度的提高，能量傳遞效率逐漸升高。

表1 BaGd1-x(MoO4)4∶0.2Tb,yEu熒光粉的色坐標(biāo)、熒光壽命以及能量傳遞效率

Tab.1 Color coordinates, lifetime and energy transfer efficiency of BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb,yEu phosphors

y(Eu3+ )色坐標(biāo)(x, y)熒光壽命/μsηT/%00.343 5, 0.610 252200.020.429 6, 0.537 64876.70.040.485 1, 0.489 74768.80.080.548 2, 0.435 841620.30.150.597 5, 0.392 938027.20.200.623 7, 0.367 834833.30.300.646 7, 0.349 128645.2

根據(jù)Dexter提出的電多極作用理論以及Reisfeld近似理論[15-16]，樣品的熒光壽命與離子摻雜濃度滿(mǎn)足以下關(guān)系：

(8)

式中，τs和τs0的意義與公式(7)中相同；C為T(mén)b3+與Eu3+離子的摻雜濃度之和；常數(shù)α可取6，8，10，分別對(duì)應(yīng)于電偶極間相互作用、電偶極-電四極相互作用以及電四極間相互作用。圖10為BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+熒光粉的τs0/τs與Cα/3的關(guān)系圖。從圖中可以看出，當(dāng)α=6時(shí)τs0/τs與Cα/3的線性關(guān)系最佳。因此，在BaGd2-(MoO4)4∶Tb3+,Eu3+體系中，Tb3+與Eu3+離子間的能量傳遞機(jī)制為電偶極間相互作用。

圖10 BaGd1.8-x(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+熒光粉的τs0/τs與Cα/3的關(guān)系圖

Fig.10 Relations betweenτs0/τsandCα/3in BaGd1.8-x-(MoO4)4∶0.2Tb3+,yEu3+phosphors

4 結(jié) 論

本文利用高溫固相法制備了一系列BaGd2-x-(MoO4)4∶xTb3+與BaGd2-x-y(MoO4)4∶xTb3+,yEu3+熒光粉，并對(duì)其發(fā)光特性、濃度猝滅機(jī)理、能量傳遞效應(yīng)以及色參數(shù)進(jìn)行了分析。研究結(jié)果顯示：在紫外光激發(fā)下，BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+熒光粉的主發(fā)射峰位于550 nm處，樣品發(fā)光顏色呈綠色。當(dāng)摻入Eu3+離子后，BaGd2-x-y(MoO4)4∶xTb3+,yEu3+熒光粉的兩個(gè)主發(fā)射峰位于550 nm與615 nm處，分別為T(mén)b3+離子與Eu3+離子的特征發(fā)射。由于Tb3+→Eu3+離子間的能量傳遞效應(yīng)，Tb3+離子的發(fā)射強(qiáng)度隨著Eu3+離子摻雜濃度的升高逐漸降低，而Eu3+離子的發(fā)射強(qiáng)度逐漸增大。此時(shí)，樣品發(fā)光顏色逐漸從綠色經(jīng)黃色、橙色過(guò)渡到紅色。BaGd2-x(MoO4)4∶xTb3+中Tb3+離子的熒光衰減曲線符合單指數(shù)衰減模型，而B(niǎo)aGd2-x-y(MoO4)4∶xTb3+,yEu3+中Tb3+離子的熒光衰減曲線則符合雙指數(shù)衰減模型。隨著Eu3+離子摻雜濃度的提高，Tb3+離子的熒光壽命逐漸縮短，而兩種離子間能量傳遞效率逐漸升高，能量傳遞機(jī)制為電偶極間相互作用。