【正文】 1 稀土氧化物發(fā)光材料 Pr:Gd2O3的熒光光譜分析 摘要： 在本論文中，我們研究了 Pr： Gd2O3 樣品 的結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能，對(duì) Gd2O3的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果說(shuō)明 所制得的樣品為立方相的 Gd2O3晶體。在 所制得的樣品為立方相的 Gd2O3摻雜不同濃度的 Pr，研究了 Pr： Gd2O3樣品 的發(fā)光性能，并探討了影響 Pr： Gd2O3樣品 發(fā)光性能的因素。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)溫度、摻雜濃度對(duì) Pr： Gd2O3樣品 的發(fā)光性能影響很大，經(jīng)過(guò)探索發(fā)現(xiàn)，最佳燒結(jié)溫度為 700℃ ，最佳摻雜濃度的樣品為 O3。通過(guò) 光譜分析發(fā)現(xiàn)，在 255nm的紫外光激發(fā)下， O3樣品的發(fā)射峰很強(qiáng)，基線很平坦，在 612nm 和635nm處有兩個(gè)很強(qiáng)的發(fā)射峰。 關(guān)鍵詞： 發(fā)光性能，燒結(jié)溫度，摻雜濃度 Abstract: In this thesis, we study the Pr： Gd2O3 sample structure and luminescence properties, and characterize the crystal structure of Gd2O3, the result made by the sample suggest the samples have the cubic phase Gd2O3 crystal. All of samples for the cubic phase of Gd2O3 doping different concentrations of Pr, and the luminescence properties of Pr: Gd2O3 is studied, and the influence factors for Pr: Gd2O3 samples luminescence performance is discussed. The results showed that the sintering temperature and doping concentration on the Pr: Gd2O3 impact on the luminescence properties of Gd2O3 samples, through the discovery, the best sintering temperature is 700 ℃ , the best doping concentration samples is O3. Through the spectral analysis, found that under 255 nm ultraviolet excitation, O3 have the strong emission peak, the baseline is flat, there are two very strong emission peak at 612 nm and 635 nm,. Key words: luminous performance, sintering temperature, doping concentration 2 目 錄 1 緒論 .............................................................. 3 稀土概況、電子結(jié)構(gòu)及光譜特點(diǎn) ................................ 3 稀土元素 ............................................... 3 稀土原子和離子的電子 ................................... 3 稀土離子的光譜特點(diǎn) ..................................... 5 2 Pr 摻雜的稀土氧化物發(fā)光材料 ...................................... 7 稀土氧化物熒光材料簡(jiǎn)介 ...................................... 7 Pr 摻雜的稀土氧化物熒光材料簡(jiǎn)介 .............................. 8 3 稀土氧化物發(fā)光材料 Pr:Gd2O3的熒光光譜分析 ......................... 10 發(fā)光材料的制備 ............................................. 10 純 Gd2O3的制備 ......................................... 10 不同濃度的 Pr： Gd2O3的制備 ............................. 11 對(duì)照實(shí)驗(yàn)樣品情況 ...................................... 11 樣品的結(jié)構(gòu)表征 .............................................. 12 Pr： Gd2O3樣品的光譜分析 ..................................... 12 在 700℃下煅燒之后的 O3的發(fā)光性能 ............. 13 在 500℃下煅燒之后的 O3的發(fā)光性能 ............. 15 在 700℃下煅燒之后的 O3的發(fā)光性能 ............. 17 在 700℃下煅燒之后的 O3的發(fā)光性能 ............. 20 4 總結(jié) ............................................................. 23 參考文獻(xiàn) ........................................................... 24 3 1 緒論 稀土概況、電子結(jié)構(gòu)及光譜特點(diǎn) 稀土元素 稀土是稀土元素 (或稱(chēng)稀土金屬 )的簡(jiǎn)稱(chēng)，是 32 種元素組成的一個(gè)金屬大家族，稀土可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是鑭系稀土，一類(lèi)是錒系稀土，還有兩個(gè)與它們性質(zhì)相近的元素鈧和釔。我們主要研究鑭系稀土中的元素和釔元素組成的化合物。在元素周期表的第三副族中有鑭（ La）、鈰（ Ce）、鐠（ Pr）、釹（ Nd）、钷（ Pm）、釤（ Sm）、銪（ Eu）、釓（ Gd）、鋱（ Tb）、鏑（ Dy）、鈥（ Ho）、鉺（ Er）、銩（ Tm）、鐿（ Yb）、镥（ Lu）等 15 個(gè)鑭系元素，他們具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)。這十七種元素原子的外層電子結(jié)構(gòu)相同，這一特點(diǎn)使得他們具有很多相似的化學(xué)性質(zhì)。 稀土原子和離子的電子 鑭系原子的電子結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是有兩部分構(gòu)成，一部分和稀有氣體氙元素的電子結(jié)構(gòu)相同，為 ls22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6的結(jié)構(gòu)，另一部分由兩到三個(gè)外電子層 6s2或 5d6s2構(gòu)成。 Mayer[1] 和其他學(xué)者 [2],[3]已經(jīng)證明， 4f 電子特征函數(shù)的能量和空間分布在鑭系元素鈰中突然降低。 Mayer 算出了鑭 4f 電子的束縛能為 電子伏，但是釹 4f 電子的束縛能降到 5 電子伏。在鑭元素中， 4f 電子的特征函數(shù)仍然位于氙元素電子結(jié)構(gòu)的外面，然而在釹元素中， 4f 電子的特征函數(shù)卻有所收縮，以至于函數(shù)的最大值位于氙元素的 5s25p6的閉合殼層中。在鑭系元素的起始元素中，它原子核附近存在一個(gè)深勢(shì)阱，并且 4f 電子從原子的外電子層被吸引到了內(nèi)電子層中。這種現(xiàn)象在 s, p, d電 子的特征函數(shù)中是沒(méi)有的。這就是鑭系收縮現(xiàn)象，它來(lái)源于一個(gè) 4f 電子對(duì)另一個(gè) 4f 電子的不完全屏蔽 [4]。隨著鑭系原子序數(shù)的增加，原子核所帶電荷量和 4f 電子層的電子個(gè)數(shù)也逐漸增加，由于 4f 電子的不完全屏蔽，隨著有效電荷數(shù)的增加，導(dǎo)致了整個(gè) 4f 電子層半徑的減小。 4fN 電子層中， N 從 1 逐漸增加至 14，分別對(duì)應(yīng)于元素鈰（ Cerium）、鐠 4 （ Praseodymium）、釹（ Neodymium）、钷（ Promethium）、釤（ Samarium）、銪（ Europium）、釓（ Gadolinium）、鋱（ Terbium）、 鏑（ Dysprosium）、鈥（ Holmium）、鉺（ Erbium）、銩（ Thulium）、鐿（ Ytterbium）、镥（ Lutetium）。鑭系原子和三個(gè)不同電離階段的電子結(jié)構(gòu)如表 11 所示。在標(biāo)注這些粒子的電子結(jié)構(gòu)時(shí)，省略了和稀有氣體電子結(jié)構(gòu)相同的部分，只標(biāo)出 fN 電子層以及除和稀有氣體相同的電子層。 表 11 鑭系各元素的電子結(jié)構(gòu) （ Ⅰ ） 和第一級(jí)電離（ Ⅱ ）、第二級(jí)電離（ Ⅲ ）、第三級(jí)電離（ Ⅳ ）之后的電子結(jié)構(gòu) 稀土離子 f 層電子的特征函數(shù)反應(yīng)了稀土離子很多性質(zhì)。 f 層電子特征函數(shù)的收縮在鑭系原子的半徑上得到了 很好的體現(xiàn)，鑭系原子的半徑隨著原子序數(shù)的增加逐漸減小，