Pr~(3+)和Tb~(3+)的4f~(n-1)5d组态到Gd~(3+)的4f~7组态的能量传递以及基质敏化的研究

【摘要】真空紫外光激发稀土发光材料主要应用于等离子体显示器和无汞荧光灯。近些年,为了获得新型高效的真空紫外光激发稀土发光材料,关于稀土离子4fn-15d组态从理论到实验都开展了大量研究。能量传递在提高稀土发光材料发光效率方面起着非常重要的作用,而有关稀土离子高能态的能量传递研究相对较少。稀土离子4fn-15d组态对真空紫外光具有较强的吸收,因此,研究4fn-15d组态到发光中心的能量传递对于提高发光材料在真空紫外光激发下的发光效率有重要意义。本论文的主要研究内容及结果如下：1.重点研究了(La,Gd)PO4:Tb3+在真空紫外光激发下的发光性质及Tb3+和Gd3+两种稀土离子之间的能量传递过程。因寿命较短Tb3+4f75d态到其它离子的能量传递鲜有报道。通过研究不同条件下(La,Gd)PO4:Tb3+的激发光谱、发射光谱以及衰减曲线,我们发现Tb3+4f75d态到Gd3+存在能量传递,并且随着Gd3+浓度的升高,传递效率不断增大。并计算了Gd3+浓度为99mo1%时,Tb3+4f75dGd3+的能量传递效率为73%。另外,发现当Gd3+浓度较低时,在Tb3+4f75d态激发下,Gd3+6P7/2态的寿命比在Gd3+6IJ态激发下的要短；但随着Gd3+浓度的提高,不同激发下的衰减的差别逐渐缩小,当Gd3+浓度为30mol%时,衰减趋于一致。主要原因是在Tb3+4f75d激发下,发光的Gd3+周围除了随机分布的Tb3+之外,在近邻还有一个将激发能传递给Gd3+后回到基态的Tb3+；随着Gd3+浓度的升高,Gd3+之间发生了能量迁移,从而使不同离子激发下发光Gd3+周围Tb3+的分布趋于一致。对不同离子激发下的能量传递过程建立了物理模型,并对实验数据进行了拟合。2.在K2GdF5:Pr3+中,Pr3+4f5d态底位于1S0态的下方,Pr3+4f5d态到Gd3+6IJ/6DJ态存在高效的能量传递。当Eu3+共掺入K2GdF5:Pr3+后,Pr3+4f5d态将激发能通过Gd3+传递给Eu3+,Gd3+在能量传递过程中起到了重要的中间体的作用。当Eu3+浓度为5.0mo1%时,计算得到Gd3+到Eu3+能量传递效率为96.6%。并发现Eu3+5D2,3态的寿命随着Pr3+浓度的升高不断减小,而5D0,1态的寿命保持不变,提出了Pr3+与Eu3+之间潜在的交叉弛豫能量传递途径。同时利用计算机模拟了在Pr3+4f5d和Gd3+6IJ激发下发光的Eu3+周围Pr3+的概率分布。发现由于K2GdF5中Gd3+格位具有一维链状结构,导致在Pr3+4f5d激发下发光的Eu3+周围Pr3+在小于10nm范围内的概率分布大于Gd3+激发时Pr3+的概率分布,导致Pr3+和Eu3+之间交叉弛豫速率更大,从而解释了Pr3+4f5d激发下Eu3+5D0.1/5D2,3发光强度积分比值大于Gd3+激发下比值的原因。3.研究了Na3Y(BO3)2:Tb3+和Na3Gd(BO3)2:Tb3+中基质到Tb3+的能量传递过程。两种材料中均存在基质到Tb3+的能量传递。在Na3Y(BO3)2:Tb3+中,基质激发能直接传递给Tb3+；而在Na3Gd(BO3)2:Tb3+中,基质激发能主要先传递给Gd3+再传递给Tb3+。另外,发现Tb3+4f75d到Gd3+也存在能量传递。在基质激发下,Na3Gd(BO3)2:10mol%Tb3+的相对发光效率要高于Na3Y(BO3)2:10molTb3+(此浓度下均未发生浓度猝灭),表明Gd3+在基质到Tb3+的能量传递过程中起到了重要的桥梁作用,提高了基质到Tb3+的能量传递效率。4.主要研究了Ba3Gd(PO4)3:Eu3+中O-Eu电荷迁移态,Gd3+和Eu3+之间的能量传递过程。首先,观察到了O-Eu电荷迁移态到Gd3+的能量传递。另外,Gd3+到Eu3+也存在能量传递,并得到了Gd3+6P7/2的发光寿命及Gd3+到Eu3+能量传递效率随Eu3+浓度的变化曲线。随着Eu3+浓度的升高,Gd3+到Eu3+的传递效率不断增加,当浓度为15.0mo1%时,传递效率为96.8%。随着Eu3+浓度的升高,Eu3+5D0态的寿命一直保持在～3ms,猝灭浓度大于15mo1%。
【作者】时秋峰；
【导师】黄世华；由芳田；
【作者基本信息】北京交通大学，光学，2014，博士
【关键词】稀土离子；4fn-15d；能量传递；衰减曲线；Gd3+；

【参考文献】
[1]张庆.基于CTI技术的呼叫中心研究与设计[D].哈尔滨理工大学,2004.
[2]袁国华.城市经营论[D].广西师范大学,2001.
[3]曹雪利.汉阴凤堰梯田保护与利用模式研究[D].西北大学,考古学及博物馆学,2013,硕士.
[4]董淑棉,郭炎伟.注浆止水技术在热力工程竖井施工中的应用[J].现代隧道技术,2014,02:182-187.
[5]牟一平,周育成,朱正纲,严加费,金巍巍.从腹腔镜胰腺手术谈成立“微创胰胃外科学”之必要[J].医学与哲学(B),2015,01:23-24.
[6]王霄.自然语言描述的空间实体自动摆放技术研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2014,硕士.
[7]王文闯,李合群.混合法Q吸收补偿[J].石油地球物理勘探,2012,02:244-248+182.
[8]苏丹杰.初中语文叙事作文教学研究[D].信阳师范学院,学科教学,2014,硕士.
[9]王向阳,侯丽敏,邬俊.基于图像特征点的强鲁棒数字水印嵌入方案[J].自动化学报,2008,01:1-6.
[10]宋维琪,周红.频率域电磁场偏移成像[J].石油地球物理勘探,1997,04:512-519+604.
[11]汪峰.1kW光伏水泵系统的设计[D].湖北工业大学,电力系统及其自动化,2014,硕士.
[12]仲维亮.基于IP over RapidIO的DDS中间件优化实现[D].西南交通大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[13]刘益,杨艳荣.景区线上团购影响因素研究[J].商业研究,2014,10:166-173.
[14]刘晓莺.巴赫金对话理论观照下的文学翻译[D].宁波大学,英语语言文学,2013,硕士.
[15]郭熙辰.工伤保险管理平台的建设[D].天津大学,软件工程,2013,硕士.
[16]刘仕鸿.中药高位灌肠治疗慢性功能性便秘的临床和实验研究[D].川北医学院,外科学,2013,硕士.
[17]王宇希.钢琴作品《新疆随想曲》的演奏分析[D].新疆师范大学,艺术,2014,硕士.
[18]马冰星.网络舆论引导研究[D].北京交通大学,2013.
[19]李玲.血管内皮生长因子和一氧化氮对兔生理性缺血冠状动脉侧支血流量的影响[D].南京医科大学,康复医学与理疗学,2013,硕士.
[20]张玉栋.从“分离”到“整合”：青岛团岛地区公共空间一体化规划研究[D].山东建筑大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[21]张晓静.胃癌病例分析报告[D].山东大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[22]贾晓光.锂电池储能系统在混合动力动车组中的应用研究[D].北京交通大学,2015.
[23]廖进粮.新疆当代油画艺术研究[D].新疆师范大学,美术学,2013,硕士.
[24]朱仲丽.人外周血淋巴细胞亚群抗肿瘤效应的研究[D].泰山医学院,免疫学,2012,硕士.
[25]蒋娟.中日宾语省略的比较[D].南京农业大学,日语语言文学,2012,硕士.
[26]陈凌之,程秀兰,王志明.基于嵌入式碳纳米管的悬臂梁生物检测技术[J].信息技术,2011,07:14-16.
[27]杨勇辉.石墨烯的制备、表征及机理研究[D].西南科技大学,2011.
[28]陈亮.中国消费者物价指数的历史演变与预测[D].吉林大学,金融学,2013,硕士.
[29]包东.蒙汉民族的文化差异对通婚家庭关系的影响[D].哈尔滨工业大学,社会学,2014,硕士.
[30]倪镕辰.翻译营销活动案例时的技巧及注意点[D].东华大学,日语翻译（专业学位）,2014,硕士.
[31]陆益超.基于特许权价值的货币政策风险承担渠道研究[D].苏州大学,金融学,2014,硕士.
[32]芮瑞.唐代山水田园诗中所表现的时空观念[D].安徽师范大学,美学,2004,硕士.
[33]刘爽.关于韩国语说明疑问句的研究[D].黑龙江大学,亚非语言文学,2013,硕士.
[34]陆舫.环境犯罪若干问题研究[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[35]袁园.基于SMA作动的薄壁圆柱壳结构刚度主动增强方法研究[D].哈尔滨工业大学,航空宇航制造工程,2014,硕士.
[36]周玲.成人学习动机的调查研究[D].广西师范大学,教育管理,2003,硕士.
[37]喻芬.类水滑石的合成及应用研究[D].湖北工业大学,材料学,2013,硕士.
[38]杨练.基于C/S模式的民航科技统计管理系统[D].天津大学,软件工程,2013,硕士.
[39]武景.基于三角剖分的PEEC方法研究及其在微带电路建模中的应用[D].南京理工大学,电磁场与微波技术,2013,硕士.
[40]秦晓红.项目导向型的招金矿业销售模式研究[D].中国地质大学（北京）,项目管理,2013,硕士.
[41]石磊太.HIRFL-SFC模拟及优化研究[D].中国科学院研究生院（近代物理研究所）,核技术及应用,2014,硕士.
[42]唐婷婷.从崔白作品感宋代花鸟画中的情感关怀[D].河北师范大学,美术学,2012,硕士.
[43]洪开荣.高速铁路水下盾构隧道结构力学特征及掘进与对接技术研究[D].北京交通大学,2011.
[44]张　艳,李　倩,张　媛.９０４Ｌ不锈钢在５ｇ／ＬＨ２ＳＯ４溶液中的腐蚀行为[J].沈阳工业大学学报.
[45]韩国成.呼伦贝尔市初中地理教师专业发展现状与对策[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[46]代寿淼.第八届全国残运会男子轮椅篮球决赛阶段运动员防守能力的研究[D].首都体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[47]向勇.钢管混凝土拱肋管内混凝土质量评定方法研究[D].重庆交通大学,建筑与土木工程,2012,硕士.
[48]常诚.基于行为分析的财务信息利用与投资绩效关系的实证研究[D].哈尔滨工业大学,会计学,2013,硕士.
[49]徐玢.欧盟碳排放交易规则的法律制度研究[D].湖南师范大学,国际法学,2013,硕士.
[50]杨玉霞.城市街旁绿地的人性化设计研究[D].长安大学,城市规划与设计,2013,硕士.