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1、毕业设计(论文）题 目：掺杂 Tb3+的 ZnO-Ga2O3-SiO2玻璃陶瓷的制备及其发光性能 学 生： 杨 成 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 0801 学 号： 1608102120 2012 年 6 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
2、)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I掺杂 Tb3+的 ZnO-Ga2O3-SiO2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 Tb3+的 ZnO-Ga2O3-SiO2(ZGS)玻璃陶瓷和共掺杂 Tb3+，Eu3+的 ZGS 玻璃陶瓷发光材料，利用热分析(DTA-TG)、X 射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)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
3、和组成对比，获得最佳的制备工艺和组成含量。对掺杂 Tb3+的 ZGS 玻璃陶瓷的相组成和发光性能进行了检测。XRD 结果表明：从700开始有纳米晶体形成，900烧结为最佳。当组成中 n(Zn)/n(Ga)=0.58 时样品获得只有 ZnGa2O4晶体分布在无定型 SiO2玻璃基体的玻璃陶瓷。Tb3+位于 ZnGa2O4晶体与玻璃相的交界处。激发光谱分析表明，掺杂 Tb3+的 ZGS 玻璃陶瓷为 Tb3+特征激发，最强激发峰为 255nm，是 Tb3+的 4f-5d 跃迁，次强激发峰为 377nm，是 Tb3+的 4f-4f 跃迁。发射光谱分析表明 Tb3+的 ZGS 玻璃陶瓷呈现 Tb3+的特
4、征绿光发射，为 Tb3+的5D47FJ (J=6，5，4，3)跃迁发射，最强发射峰位于 545nm，属于 Tb3+的5D47F5磁偶级跃迁。掺杂 Tb3+，Eu3+的 ZGS 玻璃陶瓷只表现出 Eu3+的发光性能，为 Eu3+的 D07FJ (J=0，1，2，3，4)特征跃迁，最强发射峰为 615nm，是红光发射，为5D07F2电偶极跃迁。可能的原因是少量的 Tb3+没有掺入晶体中。关键词：溶胶-凝胶法，Tb3+掺杂，镓酸锌，玻璃陶瓷，发光性能Reparation and Photoluminescence Properties of Tb3+-doped ZnO-Ga2O3-SiO2 gla
5、ss-ceramicsAbstractThe thesis describes the related theories of luminescent materials: introduces the spectral theory of the rare-earth ions, summarizes the luminescent progress and luminescence mechanism of rare-earth luminescent materials and progress and faced problems of commonly used preparatio
6、n methods of the luminescent materials. Tb3+-doped ZGS glass-ceramics and Tb3+,Eu3+-co-doped ZGS glass- ceramics of luminescent materials were preparation by sol-gel method. Using thermal treatment (DTA-TG), X-ray diffraction (XRD) and fluorescence spectra (PL) test methods, analysis of effect on th
7、e nanocrystals composition and luminescent properties by the content of each composition. Contrast to different process parameters and composition of the content to get the best preparation process and composition of the content.The composition and luminescent properties of Tb3+-doped ZGS glass-cera
8、mics were tested. XRD results showed that the formation of nanocrystals from 700 C and 900 is the best sintering temperature. The sample only ZnGa2O4 crystals distributed in the amorphous SiO2 glass matrix when the composition of n (Zn) / n (Ga) = 0.58. The Tb3+ localized at the interface between th
9、e ZnGa2O4 crystal particles and the glassy phase. Excitation spectrum analysis showed that Tb3+-doped ZGS glass-ceramics are the characteristic excitation of Tb3+. The strongest excitation peak is at 255nm, which is the 4f-5d transition of Tb3+, and the second stronger excitation peak is at 377nm, w
10、hich is the 4f-4f transition of Tb3+. Emission spectral analysis showed that of Tb3+-doped ZGS glass-ceramics present features green emission of Tb3+ ,which is the 5D47FJ (J=6,5,4,3) transition emission. The strongest emission peak is at 545nm, belonging to the 5 D47F5 magnetic dipole transition of
11、Tb3+.Tb3+,Eu3+-co-doped ZGS glass-ceramics only show the luminescence properties of Eu3+, which is the D07FJ (J=0,1,2,3,4) characteristic transitions of Eu3+. The strongest emission peak is at 615nm, which is red emission belonging to the 5D07F2 electric dipole transitions of Eu3+. The likely reason is that a small amount of the Tb3+ not doped crystals.Keyword: sol-gel, Tb3+doping, ZnGa2O4, glass-ceramics, luminescent properties目录摘要.IAbstract.II第一章 绪论 .11.1 引言 .11.2 发光过程 .21.3 发光机理 .21.3.1 发光的能带理论 .31.3.2 位型坐标模型 .51.4 稀土离子的光谱理论 .61.4.1 能级结构 .61.4.2 +3 价态的稀土离子的光谱特性.71.4.3 非正常价态稀土离子的光谱特性 .
