【毕业设计】掺杂Tb3的ZnO-Ga2O3-SiO2玻璃陶瓷的制备及其发光性能 ㊣ 精品文档 值得下载

处于热平衡状态的辐射红光红外辐射。

非平衡辐射是指在种外界作用的激发下，体系偏离原来的平衡态，如果物体在回复到平衡态的过程中，其多余的能量以光辐射的形式释放出来，则称为发光。

因此发光是种叠加在热辐射背景上的非平衡辐射，其持续时间要超过光的振动周期。

当外界激发源对材料的作用停止后，发光还会持续段时间，称为余辉。

这是固体发光与其他光发射现象的根本区别。

般以持续时间为分界，短于的称为荧光，长于的称为磷光。

发光材料的发光方式是多种多样的，主要类型有光致发光阴极射线发光电致发光热释发光光释发光辐射发光等。

不同材料在不同激发方式下的发光过程可能不同。

但它们的共同之处是其中的电子从激发态辐射跃迁到基态或其他较低能态使离子分子或品体释放出能量而发光。

发光物质已成为人们日常生活中不可缺少的材料，广泛地应用于照明设备彩色电视荧光屏和大屏幕彩色显示板电脑显示器射线增感屏射线断层扫描医疗诊断技术和荧光免疫检测分析等者多方面。

此外，发光材料也用于冶金金属材料或容器的射线探伤无损检测系统中的荧光屏或闪烁体农业捕杀棉铃虫的黑光灯医疗卫生健康射线灯，用作放射疗法检测系统的闪烁体国防示波器和雷达显示屏，用于红外线夜视的上转换材料市容建设具有夜明效果的长余辉材料和电致发光材料核能物理核辐射探测系统的闪烁体和高能物理高能粒子检测系统的闪烁体等领域。

稀土因其特殊的电子层结构，而具有般元素所无法比拟的光谱性质，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴，只要谈到发光，几乎离不开稀土。

稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的电子组态，因此有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，构成广泛的发光和激光材料。

以稀土发光材料具有许多优点发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳，光吸收能力强，转换效率高发射波长分布区域宽，荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达个数量级物理和化学性能稳定，耐高温，可承受大功率电子束高能辐射和强紫外光的作用。

正是这些优异的性能，使稀土化合物成为探寻高新技术材料的主要研究对象。

传统的固体光功能材料是晶体或玻璃，它们的共同特点是对光的吸收或散射弱，光透明度高。

晶体光谱性能较优，缺点是制备难度较大周期长成本高。

与晶体相比，掺杂的玻璃陶瓷的制备及其发光性能图荧光粉的光致发光过程激活剂图能量从敏化剂想激活剂传递的发光过程激活剂，敏化剂玻璃材料容易制备，成本低廉，但其光谱线较宽发射和吸收截面小般情况下发光效率低。

透明玻璃陶瓷由无机物前驱玻璃发生部分晶化而得，是氧化物玻璃相与纳米晶相构成的复合材料，它综合了光学晶体与光学玻璃的优点，可具有与晶体相近甚至更好的光谱性能，而又有类似于玻璃材料制备技术简单成本低和可高浓度掺杂的明显优势，且容易做成大尺寸高功率以及异型器件。

此外，其力学性能和热稳定性主要取决于玻璃相基体，如也很优越。

近年来，透明玻璃陶瓷作为新型光功能材料受到国际材料学界广泛关注。

本课题是以掺杂的玻璃陶瓷为研究对象，采用溶胶凝胶法合成玻璃陶瓷，研究其制备工艺及其发光性能。

发光过程当外部光源如紫外光可见光甚至激光照射到光致发光材料时，发光材料就会发射出特征光如可见光紫外光等，实际上光致发光材料的发光过程较复杂，般由以下几个过程构成。

基质晶格或激活剂或称发光中心吸收激发能。

基质晶格将吸收的激发能传递给激活剂。

被激活的激活剂发出荧光而返回基态，同时伴随有部分非发光跃迁，能量以热的形式散发。

整个发光过程示意图如图所示。

有时除了掺杂激活剂外，还在基质中掺杂另种离子，称为敏化剂，如图所示，这种离子能强烈地吸收激发能，然后将能量传递给激活剂，被敏化的稀土离子发出荧光而返回基态，同时伴随有非发光跃迁，能量以热的形式散发。

发光机理福建工程学院本科毕业论文晶体材料都呈现定规律的周期排列，内部原子存在较强的相互作用，导致原能级的变化，许多相近能级构成能带。

些无机物所以具有发光性能是与合成过程中化合物发光材料基质晶格里产生的结构缺陷和杂质缺陷有关，这些缺陷局部地破坏了晶体内部的规则排列，从而形成缺陷能级。

当外部光源照射时，电子就会在各种能级间跃迁，从而产生发光现象。

由于发光材料基质的热歧化作用出现的结构缺陷所引起的发光叫非激活发光自激活发光，这种发光不需要掺加激活杂质。

在高温下向基质晶格中掺人另种元素的离子或原子时会出现杂质缺陷，由这种缺陷引起的发光叫激活发光，而激活杂质叫激活剂。

实际上，非常重要的发光材料大部分是激活型的，即有选择地在基质中掺入微量杂质的发光材料。

这类发光材料的微量杂质般都充当发光中心有些杂质是被用来改变发光体的导电类型的。

因此，发光中心的概念是和激活剂相联系的。

至今，晶格中激活剂的化学态和发光中心的结构仍是值得深人研究的课题。

掺杂到基质晶格中的激活剂的价态在晶格中的位置晶格离子的置换点阵的位置激活剂周围的情况是否有共激活剂和激活剂起加入的与之有关的杂质，所有这些决定了发光中心的结构和它的性质。

紫外光能量可以直接被发光材料的发光中心吸收激活剂或杂质吸收，也可以被发光材料的基质所吸收本征吸收。

在第种情况下，吸收或伴有激活剂的电子壳层内的电子向较高能级的跃迁，或电子与激活剂完全脱离及激活剂跃迁到离化态形成空穴在第二种情况下，基质吸收能量时，在基质中形成空穴和电子，空穴可能沿晶格移动，并被束缚在各个发光中心上。

辐射是由于电子返回到较低初始能级或电子和离化中心或空穴再结合复合所致。

些材料的发光能量的吸收和能量的辐射只和发光中心内的电子跃迁有关，这种材料叫作特征型发光材料，过渡元素和稀土金属离子以及类汞离子是这种发光材料的激活剂。

发光的能带理论光致发光材料包括特征型和复合型的发光材料。

复合型的发陶瓷中可能位于这几个位置玻璃相的空隙位置纳米晶体内部，如的四面体位置的八面体位置空隙晶体粒子和玻璃相的交界处。

由于的半径比的半径的半径大，因此不易置换的位置，如果进入晶体内部，晶体晶格常数将变大，从结果中计算晶体晶格常数为与标准图谱中的晶格常数致，所以没有进入晶体内部。

又掺入有利于晶体的形成，可能富集在晶体与玻璃相的交界处。

我们认为在掺杂的玻璃陶瓷中位于晶体与玻璃相的交界处。

掺杂的玻璃陶瓷的制备及其发光性能第四章结论采用溶胶凝胶法制备掺杂的玻璃陶瓷，通过不同的工艺对比，当干燥温度为时形成的干凝胶烧结后能形成透明的玻璃陶瓷。

射线衍射分析显示，当组成中时样品获得只有晶体分布在无定型玻璃基体的玻璃陶瓷。

从开始有纳米晶体形成，随着温度升高晶体形成程度越大，晶形越完善，同时晶粒尺寸也随着增加，即升温有利于其晶体形成和生长，烧结为最佳。

位于晶体与玻璃相的交界处。

激发光谱分析表明，掺杂的玻璃陶瓷为特征激发，最强激发峰为，是的跃迁，次强激发峰为，是的跃迁。

发射光谱分析表明，掺杂的玻璃陶瓷为特征绿光发射，为的，跃迁发射，最强发射峰位于，属于的磁偶级跃迁。

掺杂，的玻璃陶瓷只表现出的发光性能，为的特征跃迁，最强发射峰为，是红光发射，为电偶极跃迁。

可能的原因是少量的没有掺入晶体中。

福建工程学院本科毕业论文致谢本论文是在我的导师李巍讲师的悉心关照和精心指导下完成的。

在论文的研究和撰写过程中，导师老师为我们提供了充足的实验原料和给予了充分的指导支持，在我遇到困难的时候师总是给予热情的鼓励和有益的启示。

导师渊博的学识丝不苟的治学态诲人不倦的精神都将使学生铭记终身。

在此，请导师接受我衷心的感谢和崇高的敬意，感谢我的福建工程学院材料科学与工程系的无机非金属实验室的各位老师的帮助和指导，感谢黄杏芳老师在粉末衍射测试给与的帮助。

本论文是在本课题组全体成员的帮助下完成的，感谢刘智强沈仰灿和余艳平等同学大力帮助。

最后，在四年大学学习生活即将结束之际，对所有教育过我的老师帮助过我的同学和朋友，表示最衷心的祝愿和谢意，掺杂的玻璃陶瓷的制备及其发光性能参考文献张大中，张俊英无机光致发光材料及应用北京化学工业出版社，方荣川发光学研究及应用合肥中国科学技术大学出版社，孙家跃，杜海燕固体发光材料北京化学工业出版社，李建宇稀土发光材料及其应用北京化学工业出版社，韩万书中国固体无机化学十年进展北京高等教育出版社，王元生，陈大钦光功能透明玻璃陶瓷的研究中国光学刘光华稀土固体材料北京机械工业出版社，黄春辉稀土配位化学北京科学出版社，苏蒋，刘行仁稀土发光及激光材料北京冶金工业出版社福建工程学院本科毕业论文，乔彬，唐子龙，张大中红色荧光粉的光致及电致发光性能物理化学学报，黄永尚，张希清，黄海琴，等长余辉发光特性的研究光谱学与光谱分析于敏，林君，周永慧柠檬酸凝胶法合成及其发光性能的研究发光学报，王智宇，张福安掺杂玻璃长余辉发光机理浙江大学学报李春潮，张学英，吴钢，等∶比值对合成结构及光致发光性能的影响发光学报余宪恩实用发光材料北京中国轻工业出版社，毕业设计论文题目掺杂的玻璃陶瓷的制备及其发光性能学生杨钢指导老师李巍讲师系别材料科学与工程系专业材料科学与工程班级材科学号年月福建工程学院本科毕业设计论文作者承诺保证书本人郑重承诺本篇毕业设计论文的内容真实可靠。

如果存在弄虚作假抄袭的情况，本人愿承担全部责任。

学生签名年月日福建工程学院本科毕业设计论文指导教师承诺保证书本人郑重承诺我已按有关规定对本篇毕业设计论文的选题与内容进行了指导和审核，该同学的毕业设计论文中未发现弄虚作假抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。

指导教师签名年月日掺杂的玻璃陶瓷的制备及其发光性能摘要本文简述了发光材料相关理论简述发光材料的发光过程和发光机理，介绍了稀土离子的光谱理论，概括了稀土发光材料的常用制备方法的进展和面临的问题。

采用溶胶凝胶法制备掺杂的玻璃陶瓷和共掺杂，的玻璃陶瓷发光材料，利用热分析射线衍射和荧光光谱等测试手段，分析各组成含量对其中的纳米晶体组成和对料的发光性能的影响，通过不同工艺参数和组成对比，获得最佳的制备工艺和组成含量。

对掺杂的玻璃陶瓷的相组成和发光性能进行了检测。

结果表明从开始有纳米晶体形成，烧结为最佳。

当组成中时样品获得只有晶体分布在无定型玻璃基体的玻璃陶瓷。

位于晶体与玻璃相的交界处。

激发光谱分析表明，掺杂的玻璃陶瓷为特征激发，最强激发峰为，是的跃迁，次强激发峰为，是的跃迁。

发射光谱分析表明的玻璃陶瓷呈现的特征绿光发射，为的，