理论教育 Ba2Mg(PO4)2中Ce3+、Tb3+、Mn2+的能量传递研究

Ba2Mg(PO4)2中Ce3+、Tb3+、Mn2+的能量传递研究

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:从图4.47和中可以看出,随Tb3+或Mn2+离子浓度的增加,Ce3+离子的寿命减小,说明Ce3+向Tb3+和Mn2+发生了能量传递。当Tb3+离子浓度为8 mol%时,Ce3+_Tb3+之间的能量传递效率可达到49%,当Mn2+离子的浓度为40 mol%时,Ce3+_Mn2+之间的能量传递效率为89%。因此可以证明,在Ba2Mg2基质中Ce3+离子与Tb3+离子间的能量传递以及Ce3+离子与Ce3+离子间的能量传递都是十分有效的。

Ba2Mg(PO4)2中Ce3+、Tb3+、Mn2+的能量传递研究

为了进一步研究Ce3+到Tb3+和Ce3+到Mn2+的能量传递过程,通过测试衰减曲线,计算了Ba2Mg(PO42∶0.04Ce3+,yTb3+和Ba2Mg(PO42∶0.04Ce3+,yTb3+系列荧光粉中Ce3+离子的衰减寿命,其衰减曲线符合式(4.6)的双指数函数。

从图4.47(a)和(c)中可以看出,随Tb3+或Mn2+离子浓度的增加,Ce3+离子的寿命减小,说明Ce3+向Tb3+和Mn2+发生了能量传递。由公式计算得到平均寿命如表4.12所示。能量传递效率

图4.47 (a)Ba2Mg(PO42∶0.04Ce3+,yTb3+荧光粉(a)与Ba2Mg(PO42∶0.04Ce3+,z Mn2+荧光粉(c)的衰减曲线,Ce3+向Tb3+(b)与Ce3+向Mn2+(d)的能量转移效率

表4.12 Ba2Mg(PO42∶0.04Ce3+,yTb3+,z Mn2+荧光粉的衰减时间(λex=307 nm,λem=380 nm)

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式中,Iso为不掺激活剂Tb3+/Mn2+时,Ce3+离子的发光强度,Is为掺杂Tb3+/Mn2+时,Ce3+离子的发光强度,τs和τso分别为未掺杂激活剂Tb3+/Mn2+和掺杂激活剂Tb3+/Mn2+时Ce3+离子的寿命。图4.47(b)和(d)显示能量传递效率是随Tb3+/Mn2+离子浓度的增加而提高的。当Tb3+离子浓度为8 mol%时,Ce3+_Tb3+之间的能量传递效率可达到49%,当Mn2+离子的浓度为40 mol%时,Ce3+_Mn2+之间的能量传递效率为89%。因此可以证明,在Ba2Mg(PO42基质中Ce3+离子与Tb3+离子间的能量传递以及Ce3+离子与Ce3+离子间的能量传递都是十分有效的。

图4.48 在Ba2Mg(PO42基质中Ce3+_Tb3+和Ce3+_Mn2+的能量传递

如图4.48的能量传递图所示,Ce3+离子吸收紫外以及近紫外光后,Ce3+离子从基态2F5/2被激发到激发态,随后这些能量传递到Tb3+离子的5D3能级。之后5D3能级发射自身的特征跃迁和把部分能量通过交叉弛豫传递给5D4能级,表现出在488,548,583,621 nm的5D4_2FJ(J=6,5,4,3)一系列特征发射。Ce3+_Mn2+之间的能量传递过程与之类似,Mn2+离子接收Ce3+离子传递的能量,从基态被激发到高能级。被激发的自由电子通过无辐射的4E(4D),4T24D),(4E,4A1)(4G)和4T24G)能级到达激发态4T14G),随后从激发态4T14G)到基态6A16S)发生辐射跃迁,发射出Mn2+离子的典型发射峰。

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