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河北工业大学
硕士学位论文
Eu3+激活ZnO的红色长余辉发光材料的性能研究
姓名:柳春茹
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:刘新
2011-01
河北工业大学硕士学位论文
Eu3+激活ZnO的红色长余辉发光材料的性能研究
摘要
长余辉发光材料是一种无机发光材料。长余辉发光材料的特点是当激发光源撤去后发
光现象不会立即消失,而是要持续由秒到小时不等的时间。目前,黄绿色和蓝绿色的长余
辉发光材料已达到了工业级的生产水平,而红色的长余辉发光材料还没有达到应用级水
平。因此,红色长余辉发光材料在一定程度上制约着长余辉发光材料的发展进度。改善红
色长余辉发光材料的制备工艺或者研发出新型材料是目前亟需解决的问题。
3+
应用最多的红色长余辉发光材料为 Y2O3:Eu ,但是该材料所选取的基质和激活剂
中均含有稀土元素,因此,该材料的成本比较高,不适合大量的应用。文中以氧化锌(ZnO)
3+
为基质,Y2O3 为激活剂,制备出一种红色长余辉发光材料。主要对 ZnO:Eu 的制备工
艺进行实验研究,并分析了每个因素对 ZnO:Eu3+性能的影响。由于高温固相法具有制备
工艺简单、成本低、制备的粉体物不易团聚等优点,并结合实验室的条件,在本课题中采
用高温固相法来制备长余辉发光材料 ZnO:Eu3+。
本课题中设计了单一因素确定性实验,单一因素包括激活剂(Eu3+)的浓度、退火温
度、敏化剂(Li+),课题中研究了每个单一因素对 ZnO:Eu3+的晶格结构和发光性能的
影响。得出单一因素的改变不会改变 ZnO:Eu3+的晶格结构,ZnO:Eu3+的晶格结构六角
纤锌矿结构;但是单一因素对其发光性能及晶粒尺度有一定的影响。在综合实验中采用了
正交设计法,设计了 4 因素 3 水平表,共九次试验。确定出了最佳实验条件为:退火温度
850℃、xEu3+=、yLi+ = 、退火时间为 3h。对在该条件下制得的样品进
行检测得到样品的晶粒尺度为 17nm,初始发光强度为 2334mcd/m2。ZnO:Eu3+的发射峰的
波长在 480nm、570nm 处和 600~640nm 处,在 480nm 的发光现象由 ZnO 的本征发光引
3+ 5 7 5 7
起的,在 570nm 和 600~640nm 处的发光现象主要是由 Eu 的 D1- F3 的跃迁和 D0- F2 电
偶极跃迁引起的。
关键词:固相法,红色发光材料,正交法,ZnO:Eu3+
i
Eu3+激活 ZnO 的红色长余辉发光材料的性能研究
PERFORMANCE STUDY OF RED
LONG-AFTER LUMINESCENCE MATERIALS
BASED ON EU3+ ACTIVATEDZNO
ABSTRACT
Long-after luminescence materials is a kind of anic luminescence materials .The
photoluminescence of long-after luminescence materials doesn’t disappear immediately when light source is
removed, it will continue ranging from seconds to hours of time . At present, Yellow-green and blue-green
long-after luminescence materials have reached industrial-class production level, While, red long-after
luminescence materials hasn't reached application level. Red long-after luminescence materials restrict
long-after luminescence materials development progress. Improve red long-after luminescence materials
preparation processes or develop new materials is currently problem to be solved.
3+
The most red long-after luminescence materials applied is Y3O2