毕业论文课题相关文献综述

文献综述

1.前言

自人类初步认识光以来，就梦想着能随意地产生光，控制光并且应用光，毋庸置疑要实现这些离不开对发光材料的研究。历经人类历史的社会实践与探索，人们已开发出很多实用型的发光材料。各种发光材料的不断涌现与应用，极大地方便和丰富了我们的生活。但在众多的发光材料中，稀土材料因其优异的性能，使得它的作用远远超过其他元素。

稀土发光材料的应用会给光源带来环保节能、色彩显色性能好及长寿命的作用，有利于推动照明显示领域产品的更新换代。目前，我国稀土发光材料行业紧跟国际稀土发光材料研发和应用的发展潮流，与下游产业之间建立了良好的市场互动机制，成为节能照明和电子信息产业发展过程中不可或缺的基础材料。除上述领域外，稀土发光材料还被广泛应用于促进植物生长、紫外消毒、医疗保健、夜光显示和模拟自然光的全光谱光源等特种光源和器材的生产，应用领域不断得到拓展[1]。

自19世纪80年代以来，稀土荧光粉特别是具有高发光效率、无毒性等优点的硫氧化物荧光粉引起很大的关注。Gd2O2S具有较宽的禁带宽度(4.4～4.8eV)，是一种高性能的发光基质材料[2]。铽激活的硫氧化钆荧光粉被认为最有效的荧光粉之一。在紫外光、阴极射线和X射线的激发下，Gd2O2S呈现出明亮的绿光，且转化效率高。由于Gd2O2S的高转化率（12～25％），它被称为高效的荧光粉[3]。

中国拥有发展稀土应用的得天独厚的资源优势，在现已查明的世界稀土资源中，80%的稀土资源在中国，并且品种齐全。从1986年起，中国稀土产量已经跃居世界第一位，使中国从稀土资源大国变成稀土生产大国。目前，无论是储量、产量，还是出口量，中国在世界稀土市场上占有举足轻重的地位。在中国稀土事业迅速发展的同时，应该清醒的看到，中国在稀土深加工方面，在稀土功能材料的开发和应用技术方面并不站在世界前列，与世界先进水平还有相当大的差距，需要我们奋起迎头赶上。目前中国稀土资源利用的特点是，一方面出口原料和粗产品；另一方面却在进口产品和精制品。因此，在中国开展稀土精细加工和稀土功能材料的研究，具有独特的意义。这是中国21世纪化学化工的重大课题，而稀土发光材料的研究将是它的一个主攻方向[4]。

2.Gd2O2S:Tb荧光粉发光原理

物质的发光现象主要可分为两类：一类是是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)，在返回到基态的过程中，以光的形式放出能量。另外一类是物质受热，产生热辐射而发光。

发光的本质是能量的转换，稀土之所以有优异的发光性能，就在于它具有优异的能量转换功能，而这又是由其特殊的电子层结构决定的。Gd的电子构型：，Tb的电子构型为：，Tb3 有8个4f电子，得到的基态光谱项为7F6，共有7个光谱支项。大部分正三价镧系由于4f组态与宇称相反的组态发生混合，使原是禁阻的f-f跃迁变为允许，这将不利于吸收激发的能量，降低了发光效率。但Tb3 根据光谱选择定律，由于除了f-f跃迁外还有d-f跃迁，d-f跃迁与f-f跃迁几乎完全相反，呈现的光谱强度较高[5]。Tb3 离子的主要荧光发射来源于亚稳态能级5D4到能级7FJ的跃迁，主要猝灭过程是5D3-5D4与7F5-7F0能级对之间的交叉弛豫过程。当晶体中离子的掺杂浓度较低时，我们可以同时观察到5D3和5D4能级发射的荧光（但如果浓度过低，会减少捕捉激发能的机会）。随着离子浓度的增加，5D3能级发出的荧光逐渐消失，5D4能级发射出的荧光逐渐增强，这是由于5D3能级的粒子交叉弛豫过程被倒空并转移到5D4能级上的缘故。此外，浓度过高产生因激发能的离子的移动，离子之间的相互作用导致的热能弛豫过程，激发能移动使杂质在晶格缺陷处出现机会增加，造成热松弛，使发光效率降低。（如图1-1）除了外界的受激辐射导致稀土离子的能级跃迁外，Gd3 与Tb3 之间也存在能量的传递。（如图1-2）三价Gd3 的电子组态为，壳层处于较稳定状态，产生跃迁需要较高的激发能量，由于Tb3 对激发能量具有较好的吸收性能,为Gd3 的跃迁创造了可能。但Gd3 跃迁只是对于Tb3 起到敏化作用。Gd3 的激发能量转移至Tb3 的、能级，并迅速弛豫到寿命相对较长的发射能级，产生发射。由于Gd3 的能量间距大致等同于Tb3 的、=能量间距且Gd3 的发射带(约312nm处)与Tb3 的激发带（相应于跃迁的弱群峰）有部分重叠，所以Gd3 对Tb3 的敏化是无辐射共振转移[6-7]。

3.Gd2O2S:Tb荧光粉的制备方法