Eu掺杂SiO_2纳米基质的发光特性

摘要：

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了Eu掺杂的SiO_2干凝胶,分别用光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(IR)谱等分析手段对样品进行了表征,研究了SiO_2的基质中Eu~(3+)、Eu~(2+)的发光特性以及退火温度对发射光谱的影响,并对其发光机理进行了分析.结果表明,样品掺杂均匀,颗粒尺寸大约在50～80 nm,硼(B)离子进入SiO_2网格,成为了基质的一部分,改变了基质的网络结构.当采用258 nm激发样品时,随着退火温度的升高,红光发射强度先增强后减弱.对于经800 ℃退火处理的样品红光发射最强,出现了576 nm(~5D_0 →~7F_0),620 nm(~5D_0 →~7F_2),658 nm(~5D_0 →~7F_3)3条谱线,其中主峰位于 620 nm红光发射,对应于Eu~(3+)离子的~5D_0 →~7F_2超灵敏跃迁,进一步说明B离子参与到基质中,形成了Si-O-B键,导致Eu~(3+)离子所处配位环境的对称性降低,从而有利于Eu~(3+)离子的特征发射;当采用271 nm激发样品时,随着退火温度的升高,蓝光发射强度先增强后减弱,经850 ℃退火的样品400～500 nm蓝光发射最强,归属于Eu~(2+)的5d→4f的跃迁发射,证明在铝离子(Al~(3+))存在的情形下,在高温退火过程中Al~(3+)部分取代Si~(4+)形成AlO_4~-基团,掺杂Eu~(3+)填补AlO_4~-基团附近的空位,增加了Eu~(3+)周围的AlO_4~-四面体中氧原子的电子给予能力,使得Eu~(3+)还原成Eu~(2+),从而得到了较强的蓝光发射.但是,当退火温度达到900 ℃时,由于稀土离子发生位置的迁移形成团簇红光和蓝光都明显地降低.

关键词：溶胶-凝胶法、稀土、光致发光(PL)、SiO_2基质、微观结构

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分类号：O482.31(固体物理学)

资助基金：国家自然科学基金20876125;西北大学研究生自主创新项目07YZZ019;陕西省教育厅科技计划08JK451

在线出版日期：2009-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：247-251