导读:本文包含了钕掺杂钇铝石榴石论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:钇铝石榴石,稀土,纳米材料,制备方法
钕掺杂钇铝石榴石论文文献综述
毕菲,肖姗姗,董相廷,赵丽,盖广清[1]（2017）在《稀土掺杂钇铝石榴石纳米材料制备方法的研究进展》一文中研究指出钇铝石榴石(简称为YAG)属于立方晶系,是一种重要的发光基质材料。以其优良的物理、化学、热学、光学性质以及机械性能,使其成为发光功能材料领域的研究热点之一。目前研究者已用高温固相法、沉淀法、燃烧法、水热与溶剂热法、溶胶-凝胶法、微波法、微乳液法、喷雾热解法以及静电纺丝法等方法成功地制备出纳米颗粒、纳米球、纳米纤维、纳米带以及同轴纳米纤维等稀土掺杂钇铝石榴石纳米材料。本文中总结了上述几种制备方法的研究进展,讨论了其优缺点,并结合在稀土掺杂钇铝石榴石纳米材料制备方面的工作,对稀土钇铝石榴石制备方法的发展方向做了展望。(本文来源于《中国陶瓷》期刊2017年12期）
郭岱东[2]（2017）在《稀土掺杂钇铝石榴石陶瓷与粉体的显微结构调控及其光学性能研究》一文中研究指出钇铝石榴石(Y_3Al_5O_12,YAG)是一种重要的功能性材料,在民用领域拥有非常广泛的应用,在国防科技领域占据非常重要的地位。作为激光增益介质,掺杂Nd~(3+)离子YAG透明激光陶瓷的很多性能优于Nd:YAG激光晶体,是高功率激光器重要备选材料。并且,稀土离子掺杂YAG荧光粉,可用于LED光源照明。光的高透过率是实现Nd:YAG陶瓷激光性能的基本条件。而陶瓷的显微结构,特别是晶粒尺寸、晶界结构和气孔是影响陶瓷透明度最根本因素。在激光陶瓷制备过程中,除了纳米粉体的形貌、尺寸以及烧结工艺对陶瓷显微结构具有重要影响之外,在原料中添加助烧剂可以实现对显微结构调控。尽管大量文献对助烧剂对透明激光陶瓷的结构与性能的影响进行了研究,但对于两种助烧剂协同作用的研究较少。稀土掺杂YAG纳米荧光粉体的尺寸、形貌和结晶程度直接影响其荧光性能。固相烧结法合成的粉体结晶性好,荧光量子效率高,但因为颗粒大,荧光粉应用困难;液相纳米合成法合成的粉体颗粒尺寸小,但其结晶度差,荧光效率低。现有纳米粉体制备技术无法实现纯度高、形貌和粒径可控、结晶性高、分散性好的纳米荧光粉体。因此,本论文研究以稀土掺杂YAG材料为主要研究对象,通过对YAG材料制备技术的研究,实现Nd:YAG透明激光陶瓷的显微结构调控和YAG:Ce纳米棒的可控制备。本论文主要研究工作和结论如下:1.正硅酸乙酯(TEOS)和柠檬酸镁(MC)的协同作用对Nd:YAG透明陶瓷微观结构的调控和性能提升(1)在Nd:YAG透明陶瓷制备过程中添加TEOS和MC作为助烧剂,调节其添加比例,实现对陶瓷晶粒大小、粒度分布和晶胞参数等微观结构调控。在TEOS与MC合理配比下,使其产生协同作用,促进微缺陷排除和烧结周期优化,使透明陶瓷的透过率提高并产出高功率激光。在Nd~(3+)掺杂量为2 at.%的YAG透明陶瓷中添加TEOS与MC配比为2:1的助烧剂,可以得到晶粒尺寸适中且粒径分布集中、无气孔、无杂相、晶格结构平衡稳定的透明陶瓷。共掺7.5 wt.%a TEOS与3.75 wt.‰MC的2 at.%Nd:YAG透明陶瓷是最优样品,光学透过率在1064 nm波长处为83.7%,在400 nm波长处为79.2%,并且其具有0.3 W的低激光输出阈值,在约8.5 W功率808 nm波长泵浦光下输出功率超过2 W的1064 nm激光,其激光输出斜效率为25.2%。(2)研究不同配比助烧剂,样品微观结构和透明陶瓷性能之间的关系,并给出助烧剂协同作用的机理。TEOS和MC助烧剂对陶瓷微观结构的作用实质是Si~(4+)和Mg~(2+)离子对Nd:YAG中Al~(3+)的取代。这种取代促进陶瓷致密化进程,同时协调陶瓷晶粒大小。然而,Si~(4+)、Mg~(2+)和Al~(3+)的离子半径不一样并且价态也有差别,这导致阳离子和氧离子空位及电荷的不平衡,并导致晶格微畸变和晶格结构的不稳定。在定量情况下,适当调节Si~(4+)和Mg~(2+)的比例,可以使电荷相互补偿、空位相互抵消、消除不平衡状态,最终获得优异的Nd:YAG陶瓷。复合助烧剂的合理使用、协同作用和作用机理研究,为透明陶瓷性能提升和量化制备提供了思路。2.YAG纳米粉体的可控制备及其核-壳结构前驱体形成机理的研究(1)以Al_2O_3纳米粉为模板和Al源,Y~(3+)溶液为Y源,尿素(Urea)为沉淀剂,采用半液相法制备具有Al_2O_3/Y-compound核-壳结构的YAG纳米前驱体,经过煅烧制得尺寸均匀、成分单一、结晶性良好、分散性极佳、烧结活性好的球形YAG纳米粉体。并由此粉体烧结得到YAG透明陶瓷。通过XRD、SEM、TEM和FTIR等表征测试手段证实Al_2O_3/Y-compound核-壳结构及其演变过程。(2)通过添加表面活性剂和调节反应的沉淀速度,改变YAG前驱体的制备条件,讨论核-壳结构前驱体的形成机理。在反应体系中,当在A1_2O_3纳米颗粒上引入表面活性剂后,使其表面带负电荷,而Y-compound沉淀微核表面也带负电荷,由于静电排斥,Y-compound将无法组装包覆在Al_2O_3纳米颗粒上。而在没有表面活性剂的反应体系中,Al_2O_3纳米颗粒表面带正电荷,在静电吸引的作用下Y-compound将预包覆Al_2O_3纳米颗粒。所以静电作用是核-壳结构形成的一个驱动力。采用NH_4HCO_3代替尿素作为沉淀剂来减缓反应的沉淀速度。NH_4HC0_3的顺序滴加有利于Y-compound沉淀微核自组装并逐步长大成纳米颗粒,Y-compound沉淀与Al_2O_3纳米颗粒分离,将不会形成核-壳结构。而尿素在反应之前要在反应体系中充分溶解均匀,待体系达到其分解条件时(温度达到83℃以上),尿素会瞬间完全分解出大量负离子基团(HCO_3-、OH-等),这些负离子基团在整个反应体系内与Y~(3+)结合生成过饱和量的Y-compound微核(爆发成核过程)。"爆发成核"得到的前驱体纳米颗粒的高表面能是Al_2O_3/Y-compound核壳结构形成的驱动力。这种半液相法制备核-壳结构前驱体的方法和机理,可以用于其它二元氧化物纳米粉体的可控制备。3.半液相法制备纳米棒状YAG:Ce荧光粉及其机理研究与应用(1)首次以半液相法为主要制备方法合成一维纳米棒状YAG:Ce荧光粉。采用水热法调控合成一维棒状NH_4Al(OH)_2CO_3并通过煅烧得到结晶性和分散性良好的纳米棒状Al_2O_3颗粒。以纳米棒状Al_2O_3颗粒为模板和A1源,Y~(3+)溶液为Y源,尿素为沉淀剂,采用半液相法制备具有核-壳结构的纳米棒状YAG前驱体,经煅烧得到直径为250-400 nm长度为3-5 μm的纳米棒状YAG:Ce荧光粉。所制备的纳米棒状荧光粉分散性好,结晶性高,具有相对大的比表面积和非常少的表面缺陷。采用XRD、SEM、TEM等表征测试手段揭示纳米棒状荧光粉的形成过程和成型机理。(2)一维纳米棒状YAG:Ce荧光粉的荧光性能优于相同Ce~(3+)掺杂量的纳米球状YAG:Ce荧光粉。纳米棒状YAG:2at.%Ce~(3+)荧光粉的荧光量子产率(QY)为40.12%。虽然纳米棒状荧光粉的比表面积比纳米球状荧光粉的比表面积小,但是纳米棒状荧光粉的结晶性好,表面缺陷少,这是其荧光强度高的原因。并且,由于其特殊的棒状结构,纳米棒状荧光粉具有两个荧光寿命,一个对应其本体特征的长寿命和一个对应其缺陷特征的短寿命。用纳米棒状YAG:Ce荧光粉标记骨髓间充质干细胞,表现出良好的生物相容性和荧光稳定性。开拓了 YAG:Ce荧光粉的应用领域,显示其重要的应用价值。(本文来源于《山东大学》期刊2017-05-25）
孙凌云,王显威,尚军,胡鹏,王小二[3]（2017）在《二次煅烧制备铕掺杂钇铝石榴石粉体及其荧光性能》一文中研究指出采用溶胶-凝胶法制备Eu~(3+)掺杂Y_3Al_5O_(12)的红色荧光粉,以不同的温度煅烧发现,在700℃煅烧的样品为非晶,已开始出现荧光性能,到1000℃时出现Y_3Al_5O_(12)纯相,随着煅烧温度的升高,样品的结晶度变好,晶粒长大,荧光强度增强,但温度达到1300℃时,样品的荧光强度稍有下降.对1000℃煅烧所得的样品进行低温二次煅烧处理表明,处理后的样品的物相和形貌无明显变化,但晶粒排列更有序,Eu~(3+)更均匀的置换Y~(3+)格点位置,同时也减少了表面缺陷,使荧光性能有明显增强.(本文来源于《河南师范大学学报(自然科学版)》期刊2017年03期）
李美玉[4]（2017）在《铈离子掺杂钇铝石榴石荧光材料的制备、结构及其光学性能研究》一文中研究指出本文采用固相反应法和溶胶凝胶法分别制备了 YAG:Ce3+荧光粉;采用光学浮区炉生长了 YAG:Ce3+荧光晶体。以X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法表征YAG:Ce3+荧光材料的结构和微观形貌;用差热分析仪(TG/DTA)分析了 YAG粉末的相变过程;用光致发光光谱仪(PL)测试其荧光光谱,分析了不同制备方法得到的YAG:Ce3+荧光粉和YAG:Ce3+荧光晶体的光学性能。以GaN/InGaN为蓝光芯片,分别以YAG:Ce3+粉末和YAG:Ce3+晶体作为荧光材料进行LED封装,分别测试了所封装LED的发光强度,并通过色坐标计算软件计算出其色坐标。主要的实验结果如下:(1)采用固相反应法在不同烧结温度下制备了 YAG:Ce3+荧光粉。XRD测试结果表明,烧结温度为1200℃的粉末存在大量的YAM相(Y4A12O9);烧结温度为1300℃的粉末其主晶相变为YAP相(YA1O3);烧结温度为1400℃的粉末,YAG相(Y3A15012)衍射峰强度增强;烧结温度为1550℃的粉末,YAM和YAP相基本消失,主要是YAG相。随着烧结温度的增加,YAG相增加,而YAM和YAP相减少。(2)采用溶胶-凝胶法制备了 YAG:Ce3+荧光粉,先制备好凝胶,再将凝胶在700℃、800℃、900℃、1000℃分别保温3h,得到淡黄色YAG:Ce3+荧光粉。SEM测试结果表明,随着合成温度的升高,YAG:Ce3+荧光粉晶粒逐渐长大。XRD测试结果表明,在700℃合成的粉末样品没有YAG相的衍射峰,说明700℃合成的粉末样品没有形成YAG相,样品处于无定型态。在800℃合成的粉末其YAG相特征衍射峰非常明显且没有杂峰,说明形成了 YAG单相。在反应过程中没有出现YAM和YAP等中间相,样品前驱体直接由无定型态转变为单相YAG。与固相法相比,YAG的成相温度降低了约600℃。(3)采用光学浮区炉制备了 YAG:Ce3+荧光晶体。XRD测试结果表明,YAG:Ce3+晶体为单一的YAG相,没有其他杂相。(4)测量了在波长为460nm的光激发下以溶胶-凝胶法在不同合成温度下制备的YAG:Ce3+粉末的发射光谱,结果表明,在700℃合成的YAG:Ce3+粉末的发射峰的强度很弱,这是因为合成温度过低时样品处于无定型态,没有形成YAG相。当合成温度达到800℃时,样品中主要是YAG相,波长在530nm左右处的发射峰非常明显。530nm左右处的发射峰是由于Ce3+的5d-4f跃迁产生的。随着合成温度的升高,发射峰的强度升高。(5)测量了在波长为460nm的光激发下以固相反应法在不同烧结温度下制备的YAG:Ce3+荧光粉的发射光谱,结果表明,烧结温度为1200℃的粉末其发射峰的强度很弱,这是因为烧结温度较低时样品尚未形成YAG相,改样品主要是YAM相。当烧结温度为1400℃时,样品中主要是YAG相,波长在530nm左右处的发射峰非常明显。随着合成温度的升高,发射峰的强度升高。(6)将固相反应法制备的YAG:Ce3+粉末分别在空气、氮气和还原C气氛中煅烧,再分别测量其在波长为460nm的光激发下的发射光谱,结果表明,在还原C气氛中煅烧的YAG:Ce3+粉末的发射峰强度最高,在氮气中烧结得到的YAG:Ce3+粉末的发射峰强度次之,在空气中煅烧的YAG:Ce3+粉末的发射峰强度最小。这是因为YAG:Ce3+粉末在还原C气氛中锻烧时,可将Ce4+离子还原为Ce3+离子,Ce3+离子在YAG晶格中浓度增加,发光强度增大。(7)测量了在波长为460nm的光激发下光学浮区法制备的YAG:Ce3+晶体的发射光谱,结果表明,波长在530nm左右处的发射峰很强。(8)比较不同方法制备的YAG:Ce3+荧光材料的发射光谱,发现光学浮区法制备的YAG:Ce3+晶体的发射峰强度最高,固相法合成的YAG:Ce3+粉末的次之,溶胶-凝胶法合成的YAG:Ce3+粉末最弱。(9)以溶胶-凝胶法在900℃合成的YAG:Ce3+粉末为荧光粉,以GaN/InGaN为芯片封装成LED,InGaN芯片的发光波长为450nm的蓝光,在波长为450nm的蓝光激发下,YAG:Ce3+粉末发射波长为530nm的黄光等,激发光和发射光混合形成白光。(10)以固相反应法制备并在还原C的氛围中分别经1400℃、1450℃、1500℃和1550℃煅烧8h的YAG:Ce3+粉末为的荧光粉,以GaN/InGaN为芯片封装成LED。实验发现,随煅烧温度的升高,黄光强度增大,YAG:Ce荧光粉的发射光出现红移,从而使白光发射的色坐标发生移动且显色性提高。(11)以光学浮区法制备的YAG:Ce3+晶片为荧光材料,以GaN/InGaN为芯片封装成LED。YAG:Ce3+晶片为黄色的透明晶体,在波长为450nm的InGaN蓝光照射下,YAG:Ce3+晶片发射出较强的峰位波长为530nm的光带,照射蓝光和发射光混合形成了较强的白光。(12)比较以不同方法制备的YAG:Ce3+材料作为荧光材料,以GaN/InGaN为芯片封装成的LED的光强,发现以YAG:Ce3+晶体作为荧光材料封装成的LED的发光强度最高,以固相反应法制备并在还原C氛围中经1550℃煅烧8h的YAG:Ce3+粉末为荧光粉的次之,以溶胶-凝胶法在900℃合成的YAG:Ce3+粉末为荧光粉的最弱。(本文来源于《广西大学》期刊2017-05-01）
曹秀清[5]（2017）在《稀土离子(Dy,Ce)掺杂钇铝石榴石(YAG)晶体的制备及其光学性能研究》一文中研究指出钇铝石榴石(分子式:Y3A15012,简称YAG)晶体具有熔点高、机械性能好、化学性质稳定和光学透明等优点被广泛应用在固态激光技术、探测、照明等领域。本文先以固相反应法在不同烧结温度下制备了 YAG、Ce:YAG、Dy:YAG和(Dy,Ce):YAG陶瓷料棒;再以1450℃烧结的这些陶瓷料棒为原料,利用光学浮区炉分别生长出YAG、Ce:YAG、Dy:YAG和(Dy,Ce):YAG晶体,并对所生长的晶体进行高温退火。采用XRD和SEM等技术对陶瓷料棒和晶体进行微结构和物相分析;采用紫外-可见分光光度计和光致发光谱仪等分别测量了 YAG、Ce:YAG、Dy:YAG和(Dy,Ce):YAG晶体的吸收光谱和发射光谱。主要的实验结果如下:(1)不同烧结温度下制备的YAG陶瓷料棒的XRD谱表明:当烧结温度为1000℃时,陶瓷样品出现YAM相(Y4A1209);当烧结温度高于1200℃时,陶瓷样品出现YAP相(YA103)和YAG相(Y3A15012)。随着烧结温度的增加,YAG相增加,而YAM和YAP相减少。烧结温度为1450℃的陶瓷样品主要为YAG相。利用YAG相特征峰计算晶格常数,得到不同烧结温度的陶瓷样品YAG相的晶格常数稳定在11.952～11.982 A。陶瓷样品的SEM图片显示:随着烧结温度升高,YAG陶瓷样品中的晶粒长大、致密度增加。(2)不同掺杂浓度Dy:YAG晶体的XRD分析结果显示:Dy:YAG晶体为单一的YAG相(没有其他杂相),晶格常数从11.984 A增大至11.998 A,与不掺杂YAG晶体的晶格常数11.969A相当,这表明,用Dy3+对YAG掺杂,晶格畸变不大。(3)测量了不同掺杂浓度的Dy:YAG晶体的吸收光谱发现,在500～700nm波长范围,Dy:YAG晶体的透过率均高于80%,即Dy:YAG晶体在该波长范围具有良好的光学透过性。在波长为325、352、366和447nm处出现吸收峰,且随着掺杂浓度的升高,在波长为325、352、366和447nm处的吸收系数升高而透过率降低。对Dy:YAG晶体作进一步的退火处理,其吸收系数进一步提高,这主要由于退火使缺陷浓度降低。(4)在波长为352nm的光激发下,Dy:YAG晶体的发射光谱出现几个发射峰,波长分别位于470～500nm(蓝光)、570～590nm(黄光)和660～685 nm(红光),它们均属于Dy3+离子的4f能级的特征发射,分别对应于4F9/2→6H15/2,4F9/2→6H13/2和4F9/2→6H11/2跃迁。随着Dy3+浓度的提高,Dy:YAG晶体发射峰的强度升高,当Dy3+浓度为2at%时,发射强度达到最大;而当Dy3+浓度高于2at%时,发射强度下降。对Dy:YAG晶体作进一步的退火处理,其发射光谱的强度进一步提高。(5)在波长为465nm的光激发下,Ce:YAG和(Dy,Ce):YAG晶体的发射光谱较强,发射峰位于530nm。对Ce:YAG和(Dy,Ce):YAG晶体作进一步的退火处理,该发射峰的强度下降,发射谱的中心波长出现蓝移。(6)比较Ce:YAG晶体退火前后的吸收光谱发现,退火后的Ce:YAG晶体在255nm处的吸收系数高于退火前的;而退火后的Ce:YAG晶体在465nm处的吸收系数低于退火前的。(7)比较(Dy,Ce):YAG晶体退火前后的吸收光谱发现,退火后的(Dy,Ce):YAG晶体在465nm处的吸收系数高于退火前的。(本文来源于《广西大学》期刊2017-05-01）
马迎运[6]（2017）在《铈掺杂钇铝石榴石荧光粉的共沉淀法制备与表征》一文中研究指出荧光粉是制备白光LED的关键材料,因此荧光粉制备技术的进步对白光LED的发展有着非常重要的作用。工业中生产YAG:Ce~(3+)黄色荧光粉的主要方法是固相法,但是存在粒径大且不均匀、煅烧温度高、发光效率低和色温低等缺点,不能很好的满足白光LED的要求,还需进一步提高发光效率、降低粉体粒径和提高色温。化学共沉淀法有利于精确的控制掺杂量,提高粉体反应活性,降低合成温度,容易制备出性能优良的荧光粉。因此,本文选择使用共沉淀法制备铈掺杂钇铝石榴石(YAG:Ce~(3+))荧光粉以更好地满足白光LED的要求。首先探讨了滴定方式、混合沉淀剂配比、金属溶液浓度、表面活性剂、反应温度、煅烧温度和助熔剂等实验因素对荧光粉发光性能的影响。当使用共滴的方式,以体积比为1:1的氨水(3mol/L)和碳酸氢铵(1mol/L)作为混合沉淀剂,使用聚乙二醇6000作为表面活性剂,在常温(25°C)下反应制备出前驱体,然后在1550°C的煅烧温度下合成的荧光粉发光强度和发光效率最高,其量子产率QY达到了85%。添加助熔剂氟化钠的荧光粉在煅烧温度为1400°C时粒径达到了2.47μm,粉体分散性很好,发光强度最高。添加助熔剂氟化钡的荧光粉在煅烧温度为1550°C时粒径达到了2.64μm,晶粒生长较好,发光强度达到最高,但是添加助熔剂氟化钡在较低煅烧温度下易形成针棒状的Ba Al2O4杂相而降低荧光粉发光强度。添加助熔剂硼酸的荧光粉在煅烧温度为1400°C时发光性能最好,温度过高时粉体的团聚十分严重且不易破碎,使得粉体发光性能严重下降。添加硼酸和氟化钡混合助熔剂的样品在1550°C高温煅烧后发光强度是所有样品中最高的,粒径达到了4.55μm,其绝对量子产率也是最高的,达到了91%。其次探讨了半液相法和固相法制备的荧光粉的发光性能。通过半液相法制备荧光粉时,使用纳米氧化铝作为铝源比使用氢氧化铝作为铝源制备的荧光粉的发光性能要好,两者作为铝源都是经1450°C煅烧后制备出的荧光粉的发光性能最好。使用固相法制备荧光粉时,荧光粉发光强度随着煅烧温度的升高而逐渐提高,在1550°C时发光强度最高。通过共沉淀法制备出的荧光粉的绝对量子产率最高可达85%,固相法最高为73%;半液相法最高为81%。因此共沉淀法制备的荧光粉在光转化效率方面具有较大的优势。最后探讨了Ce~(3+)、La~(3+)和Pr~(3+)等离子的掺杂对荧光粉发光性能的影响。实验得出Ce~(3+)离子掺杂浓度为4%时,荧光粉发光性能最佳。La~(3+)离子的添加并没有明显改善荧光粉在红光区的发光,反而造成荧光粉发光性能的下降。Pr~(3+)离子的添加使荧光粉在红光区增加两个发射峰,位于608nm的发射峰属于Pr~(3+)的1D2→3H4的跃迁,位于638nm的发射峰属于Pr~(3+)的3P0→3H5的跃迁,因此Pr~(3+)离子的添加可以明显改善荧光粉在红光区的发光。(本文来源于《华南理工大学》期刊2017-04-08）
万炎[7]（2016）在《铬钙离子掺杂钇铝石榴石晶体光学性质及其第一性原理的研究》一文中研究指出(Cr,Ca):YAG晶体因其优越的机械稳定性和光学特性、较高的热导率和激光损伤阈值被广泛应用于高功率调Q激光器以及锁模激光器。本论文采用光学浮区法,生长出了 YAG、Cr:YAG和(Cr,Ca):YAG等光学晶体,并通过XRD、SEM等手段对其微观结构进行表征,并对上述晶体粉末的XRD谱进行了 Rietveld精修,得到了它们的丰富的晶体结构信息;用紫外-可见光分光光度计研究了其吸收光谱和光学透过率;用光致发光光谱仪(PL)研究了其发射光谱;研究了上述晶体的制备工艺以及掺杂浓度对(Cr,Ca):YAG晶体光学性能的影响。此外,本论文还基于密度泛函理论第一性原理方法研究了 YAG 以及 Cr:YAG(Cr:0.6 at.%)和(Cr,Ca):YAG(Cr,Ca:0.6 at.%)晶体的态密度和能带结构,取得了有意义的结果:(1)不同掺杂(Cr,Ca):YAG陶瓷料棒以及对应生长出的单晶粉末XRD谱以及SEM图表明:晶粒大小均匀、无团聚现象或者团聚现象较少、孔洞少的陶瓷料棒,较易生长出好的晶体。(2)分析了 Cr:YAG(Cr:0.6at.%)、(Cr,Ca):YAG(Cr,Ca:0.6 at.%)单晶体粉末XRD衍射谱,获得了上述两晶体粉末XRD衍射谱拟合曲线,Rwp值分别为:12.75%,12.55%,表明曲线的拟合效果非常好。寻找到了最合适的拟合函数:Tomandl Pseudo-Voigt,同时也获得了上述单晶体粉末的晶格常数以及其半高宽参数,发现Cr、Ca掺杂会导致YAG晶体发生微小畸变。(3)分析不同掺杂浓度的Cr:YAG以及(Cr,Ca):YAG(Cr,Ca浓度相同)晶体在600nm～800nm发射光谱,发现它们都存在4个发射峰,其中位于688nm处的最强峰是R线零声子激发峰,是由Cr~(3+)离子4E2→4A2跃迁引起的;而位于679.5nm,706.5nm以及725nm叁个峰是由于Cr~(3+)离子2E→4A2跃迁的声子旁带引起的。同时也发现Cr:YAG(Cr:0.6at.%)晶体和(Cr,Ca):YAG(Cr,Ca:0.02at.%)晶体在掺杂浓度不同的Cr:YAG以及(Cr,Ca):YAG晶体系列中发射光强最强。(4)分析不同掺杂浓度的(Cr,Ca):YAG晶体的吸收光谱,发现当Cr离子浓度为0.04at.%,Ca离子浓度为0时,Cr:YAG晶体的吸收峰分别位于430nm 和 600nm 附近,且分别是 Cr~(3+)离子 3B1(3A2)→3A2,和 3B1(3A2)→3E(3T1)的能级跃迁引起的。当Cr离子浓度为0.04at.%,Ca离子浓度逐渐增加时,晶体的吸收峰会分别从430nm和600nm逐渐红到465nm和612nm附近,且峰形也发生了变化。(5)对(Cr,Ca):YAG晶体吸收边曲线的研究,获得了 YAG、(Cr,Ca):YAG(Cr,Ca:0.6 at.%)以及Cr:YAG(Cr:0.6 at.%)等晶体的光学禁带宽度分别为:6.52eV,6.31eV以及5.38eV;以及通过通过第一性原理计算获得的态密度谱图的分析,显示上述晶体的禁带宽度分别为:3.72eV,2.76eV和1.98eV。并且发现实验结果与理论获得的禁带宽度随离子掺杂的变化趋势相同。(6)分析 YAG、Cr:YAG(Cr:0.6 at.%)以及(Cr,Ca):YAG(Cr,Ca:0.6 at.%)等晶体的态密度,发现当Cr~(3+)离子掺杂到YAG晶体中时,Cr离子在Cr:YAG晶体费米能级附近引入3d电子态,从而减小了 Cr:YAG的禁带宽度。因此,Cr:YAG晶体的光学带隙低于YAG的光学带隙。在(Cr,Ca):YAG晶体中,由于Ca~(2+)离子替代Y~(3+)离子,为了保持电荷平衡Cr~(3+)离子变成Cr4+离子,从而使(Cr,Ca):YAG的晶体禁带宽度变宽相对于Cr:YAG晶体而言。(本文来源于《广西大学》期刊2016-12-01）
孟炎[8]（2016）在《稀土离子掺杂钇铝石榴石晶体的制备及其光学性能研究》一文中研究指出以Y2O3、Al2O3、CeO2和Sm203等纳米粉末为原料,采用固相反应法制备了不同浓度掺杂的(Ce,Sm):YAG陶瓷料棒,研究了不同烧结工艺对YAG陶瓷料棒致密度的影响。采用光学浮区法,生长出不同掺杂浓度的(Ce,Sm):YAG荧光晶体。以XRD、SEM等手段表征其微观结构；用紫外-可见光分光光度计测试了(Ce,Sm):YAG晶体的吸收光谱和光学透过率；用光致发光光谱仪(PL)测试了其荧光光谱,研究了制备工艺和掺杂浓度对(Ce,Sm):YAG晶体光学性能的影响。得到以下主要实验结果：(1)采用固相反应法,1450℃烧结10小时得到了致密度为90.32%的不同浓度掺杂的(Ce,Sm):YAG陶瓷料棒。(2)DSC和XRD测试结果表明,YAG是由Y203和A1203经扩散反应形成的化合物：在1200℃形成YAM相,在1300℃形成YAP相,在1450℃形成YAG相。Ce、Sm离子的掺入没有改变YAG的晶格结构。(3)与YAM和YAP相比,固相反应法烧结的Ce含量为1 at.%的Ce:YAG荧光粉在1450℃具有较强的荧光强度。(4)以固相反应法烧结的致密陶瓷料棒为原料,采用光学浮区法生长了Sm含量为1.0 at.%的Sm:YAG晶体,Ce含量为0.2 at.%至5.0 at.%的Ce:YAG晶体,Sm和Ce共掺的(Sm,Ce):YAG晶体(其中Ce离子浓度为1 at.%,Sm离子浓度分别为0.5 at.%、1.0 at.%(?)2.0 at.%)。XRD谱图表明,光学浮区法生长的(Ce,Sm):YAG晶体完全形成了YAG相,衍射峰尖锐,半峰宽窄,晶体的光学均匀性较好,晶体质量较高。(5) Ce:YAG晶体的光学透过率及吸收光谱结果表明,光学浮区法生长的Ce:YAG晶体的光学均匀性较好,在500-800 nm波长区间,其平均透过率为90%一93%；在波长为337.5 nm和458 nm处出现吸收峰,对应于Ce3+离子4f-+5d的跃迁；随着Ce离子掺杂浓度的升高,Ce: YAG晶体的吸收峰强度和吸收系数增加,在Ce离子浓度为2 at.%时达到峰值,当Ce离子浓度为5 at.%时略微下降,这可能是因为Ce3+在YAG中的固溶度为2 at.%。(6)不同Ce含量的Ce:YAG晶体荧光光谱表现为宽的荧光发射峰,峰值波长在525-529 nm,Ce含量为1 at.%时,晶体荧光强度较强；随着Ce离子浓度的进一步提高,因荧光淬灭效应导致荧光强度下降；同时由于晶体无序度增加,导致Ce:YAG荧光峰红移。(7)光学浮区法生长的Sm:YAG晶体荧光峰主要分布在568 nm、 618 nm和652 nm叁个波段,分别对应于Sm3+离子的4 G5/2→6H5/2、 4 G5/2→6H7/2、4G5/2→6H9/2跃迁,其中618 nm处具有较强的荧光发射峰。(8) (Sm, Ce):YAG晶体荧光光谱呈现出Ce:YAG晶体的宽发射峰,峰值波长在524 nm-530 nm之间,同时由于Ce3+离子和Sm3+离子间能量传递,出现了568 nm、573 nm和619 nm红光发射峰,其中568 nm和573 nm发射峰对应于Sm3+离子的4G5/2-6H5/2跃迁,619 nm发射峰对应于4G5/2-6H7/2跃迁。随着Sm3+离子掺杂浓度的升高,(Sm, Ce):YAG晶体的红光发射峰增强。(本文来源于《广西大学》期刊2016-05-01）
李若可[9]（2016）在《用于白光LED铈掺杂钇铝石榴石荧光粉的制备及性能研究》一文中研究指出LED是当今极具发展前景的照明设备。近年来,对于白光LED的研究是本照明领域的研究重点之一。目前的白光LED中,主要是通过将黄色荧光粉粘附在发蓝光的InGaN LED芯片上的方法,使得蓝光激发下发出的黄光以及剩余的蓝色光相配合,组合成白色光。其中,叁价铈掺杂的钇铝石榴石荧光粉以其较高的发光效率和优良的化学稳定性能而被认为是目前最为常用的黄色荧光粉。因此,研发制备高品质且低成本YAG:Ce~(3+)荧光粉的技术具有极大的应用价值。制备YAG:Ce~(3+)荧光粉的现代方法主要包括有溶胶-凝胶法、固相烧结反应法、共沉淀法等几种,目前工业上常用的合成方法是高温固相法。论文第一章概述了现代LED的发展进程、稀土掺杂荧光粉的研发现状和常用的制备方法,以及本论文的研究目的与主要研究内容。第二章介绍了实验中使用的原料、制备设备以及表征仪器(如激光粒度仪、X射线衍射仪、扫描电镜、荧光光谱仪等),并介绍了相关的制备和测试原理、测试条件及步骤。第叁章采用了一种实验室型振动磨对干燥后的混合原料和助熔剂进行软机械力化学激活预处理。研究了不同激活时间下,软机械力化学处理对原料粉体的粒度分布、原料氧化钇的相对结晶度的影响。结果表明,在1 h之内机械研磨的效率最高,颗粒的中位粒径急剧减小;而研磨时间超过1 h后,机械研磨效率明显降低,中位粒径变化较小。通过分析XRD图谱中氧化钇各晶面的衍射峰,可看出机械力化学处理后氧化钇的晶格结构被一定程度地破坏,且可以看出振动磨处理时间1 h后的晶格破坏较为严重。因此,当振动磨处理时间达到某临界点后,产物的化学势能和比表面积反而减小,颗粒易发生了团聚,因此,使得颗粒的反应活性降低。第四章分析了采用一种实验室型介质搅拌磨时,研磨介质的直径和填充率、研磨时间、搅拌轮转速和研磨助剂用量诸因素对软机械力化学预处理激活原料效果的影响。采用介质搅拌磨进行软机械力化学激活处理能有效地降低原料的颗粒尺寸,并且破坏氧化钇的晶格结构,得到具有较高反应活性的前驱体粉体。正交实验结果表明,研磨介质填充率、搅拌轮转速和研磨时间都对机械力化学激活处理的结果产生明显影响,优化工艺参数为磨介填充率50 vol.%,转速2600 r/min和研磨时间60 min。第五章对比了介质搅拌磨与振动磨进行软机械力化学预处理原料的效果以及后续的经固相法烧结结果。相对于以冲击力作用为主的振动磨而言,介质搅拌磨对于粉体研磨作用初期以研磨介质之间或与研磨腔体及之间的碰撞和挤压力为主,使得颗粒粒度大幅地降低,而微细颗粒进一步细化主要是依靠研磨介质的摩擦和剪切力作用。虽然两种设备处理方式均可使各个晶面有不同程度的破坏,各特征峰强度降低,峰宽增大,非晶化程度增加,但是介质搅拌磨的处理效果较好。另外,介质搅拌磨软机械力化学处理后的前驱体粉体能够在1 300℃下烧成完整单一的YAG:Ce~(3+)晶相,比未经处理的原料的烧成温度降低了300℃。第六章分析了YAG:Ce~(3+)的固相反应过程。YAG:Ce~(3+)固相反应过程是分步进行的,其中颗粒的扩散速率是影响固相反应的关键因素。实验表明,通过软机械力化学的处理的方式能够有效地降低高温固相烧结过程的反应温度。另外,还研究了合成荧光粉的发光性能。通过测试荧光粉的激发光谱和发射光谱可知,在靠近紫外区波长340 nm处和在可见光区的460 nm(蓝光)处有一最强烈的激发峰。与市售荧光粉发光的色坐标进行对比,该色坐标点在黄色区域,属于黄色光。第七章将软机械力化学法得到的粉体用于后期镀膜处理。采用电子束蒸发制备工艺在石英衬底上沉积掺杂的YAG:Ce~(3+)晶体薄膜。同时,分析了YAG:Ce~(3+)晶体薄膜成膜机理与发光的机理。最后,论文还给出了经实验所获得的结论和今后工作的展望。(本文来源于《华南理工大学》期刊2016-04-20）
李若可,孟俊杰,潘志东,王燕民[10]（2015）在《软机械力化学辅助固相法合成铈掺杂钇铝石榴石荧光粉及其发光性能》一文中研究指出采用机械研磨方法(振动磨和介质搅拌磨)对混合原料(氧化钇、氧化铝、氧化铈、氯化铵和氟化钡粉末)进行软机械力化学预处理,获得前驱体,利用高温固相法合成铈掺杂钇铝石榴石(YAG:Ce3+)荧光粉。借助X射线衍射、扫描电子显微镜和激光粒度分析仪,分析了YAG:Ce3+荧光粉的物相、显微结构和粒度分布。结果表明:混合原料经软机械力化学方法预处理后,后续高温固相法合成温度可降低300℃。相对于振动磨,采用介质搅拌磨进行软机械力化学预处理,可使前驱体的颗粒细度减小,晶格缺陷增多,非晶化程度增加。对于氧化钇(222)晶面,介质搅拌磨处理后,结晶度可降低至45.7%,而振动磨处理后晶度降低至73.02%,介质搅拌磨机械力化学处理,可使后续合成过程中粉体反应活性增加。在较低合成温度(1 300℃)烧成,经软机械力化学预处理前驱体粉体的合成晶相为完整而无杂相的YAG晶相,并可在蓝光激发下发出黄光。此种合成的荧光粉可应用于白光发光二极管。(本文来源于《硅酸盐学报》期刊2015年12期）
钕掺杂钇铝石榴石论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
钇铝石榴石(Y_3Al_5O_12,YAG)是一种重要的功能性材料,在民用领域拥有非常广泛的应用,在国防科技领域占据非常重要的地位。作为激光增益介质,掺杂Nd~(3+)离子YAG透明激光陶瓷的很多性能优于Nd:YAG激光晶体,是高功率激光器重要备选材料。并且,稀土离子掺杂YAG荧光粉,可用于LED光源照明。光的高透过率是实现Nd:YAG陶瓷激光性能的基本条件。而陶瓷的显微结构,特别是晶粒尺寸、晶界结构和气孔是影响陶瓷透明度最根本因素。在激光陶瓷制备过程中,除了纳米粉体的形貌、尺寸以及烧结工艺对陶瓷显微结构具有重要影响之外,在原料中添加助烧剂可以实现对显微结构调控。尽管大量文献对助烧剂对透明激光陶瓷的结构与性能的影响进行了研究,但对于两种助烧剂协同作用的研究较少。稀土掺杂YAG纳米荧光粉体的尺寸、形貌和结晶程度直接影响其荧光性能。固相烧结法合成的粉体结晶性好,荧光量子效率高,但因为颗粒大,荧光粉应用困难;液相纳米合成法合成的粉体颗粒尺寸小,但其结晶度差,荧光效率低。现有纳米粉体制备技术无法实现纯度高、形貌和粒径可控、结晶性高、分散性好的纳米荧光粉体。因此,本论文研究以稀土掺杂YAG材料为主要研究对象,通过对YAG材料制备技术的研究,实现Nd:YAG透明激光陶瓷的显微结构调控和YAG:Ce纳米棒的可控制备。本论文主要研究工作和结论如下:1.正硅酸乙酯(TEOS)和柠檬酸镁(MC)的协同作用对Nd:YAG透明陶瓷微观结构的调控和性能提升(1)在Nd:YAG透明陶瓷制备过程中添加TEOS和MC作为助烧剂,调节其添加比例,实现对陶瓷晶粒大小、粒度分布和晶胞参数等微观结构调控。在TEOS与MC合理配比下,使其产生协同作用,促进微缺陷排除和烧结周期优化,使透明陶瓷的透过率提高并产出高功率激光。在Nd~(3+)掺杂量为2 at.%的YAG透明陶瓷中添加TEOS与MC配比为2:1的助烧剂,可以得到晶粒尺寸适中且粒径分布集中、无气孔、无杂相、晶格结构平衡稳定的透明陶瓷。共掺7.5 wt.%a TEOS与3.75 wt.‰MC的2 at.%Nd:YAG透明陶瓷是最优样品,光学透过率在1064 nm波长处为83.7%,在400 nm波长处为79.2%,并且其具有0.3 W的低激光输出阈值,在约8.5 W功率808 nm波长泵浦光下输出功率超过2 W的1064 nm激光,其激光输出斜效率为25.2%。(2)研究不同配比助烧剂,样品微观结构和透明陶瓷性能之间的关系,并给出助烧剂协同作用的机理。TEOS和MC助烧剂对陶瓷微观结构的作用实质是Si~(4+)和Mg~(2+)离子对Nd:YAG中Al~(3+)的取代。这种取代促进陶瓷致密化进程,同时协调陶瓷晶粒大小。然而,Si~(4+)、Mg~(2+)和Al~(3+)的离子半径不一样并且价态也有差别,这导致阳离子和氧离子空位及电荷的不平衡,并导致晶格微畸变和晶格结构的不稳定。在定量情况下,适当调节Si~(4+)和Mg~(2+)的比例,可以使电荷相互补偿、空位相互抵消、消除不平衡状态,最终获得优异的Nd:YAG陶瓷。复合助烧剂的合理使用、协同作用和作用机理研究,为透明陶瓷性能提升和量化制备提供了思路。2.YAG纳米粉体的可控制备及其核-壳结构前驱体形成机理的研究(1)以Al_2O_3纳米粉为模板和Al源,Y~(3+)溶液为Y源,尿素(Urea)为沉淀剂,采用半液相法制备具有Al_2O_3/Y-compound核-壳结构的YAG纳米前驱体,经过煅烧制得尺寸均匀、成分单一、结晶性良好、分散性极佳、烧结活性好的球形YAG纳米粉体。并由此粉体烧结得到YAG透明陶瓷。通过XRD、SEM、TEM和FTIR等表征测试手段证实Al_2O_3/Y-compound核-壳结构及其演变过程。(2)通过添加表面活性剂和调节反应的沉淀速度,改变YAG前驱体的制备条件,讨论核-壳结构前驱体的形成机理。在反应体系中,当在A1_2O_3纳米颗粒上引入表面活性剂后,使其表面带负电荷,而Y-compound沉淀微核表面也带负电荷,由于静电排斥,Y-compound将无法组装包覆在Al_2O_3纳米颗粒上。而在没有表面活性剂的反应体系中,Al_2O_3纳米颗粒表面带正电荷,在静电吸引的作用下Y-compound将预包覆Al_2O_3纳米颗粒。所以静电作用是核-壳结构形成的一个驱动力。采用NH_4HCO_3代替尿素作为沉淀剂来减缓反应的沉淀速度。NH_4HC0_3的顺序滴加有利于Y-compound沉淀微核自组装并逐步长大成纳米颗粒,Y-compound沉淀与Al_2O_3纳米颗粒分离,将不会形成核-壳结构。而尿素在反应之前要在反应体系中充分溶解均匀,待体系达到其分解条件时(温度达到83℃以上),尿素会瞬间完全分解出大量负离子基团(HCO_3-、OH-等),这些负离子基团在整个反应体系内与Y~(3+)结合生成过饱和量的Y-compound微核(爆发成核过程)。"爆发成核"得到的前驱体纳米颗粒的高表面能是Al_2O_3/Y-compound核壳结构形成的驱动力。这种半液相法制备核-壳结构前驱体的方法和机理,可以用于其它二元氧化物纳米粉体的可控制备。3.半液相法制备纳米棒状YAG:Ce荧光粉及其机理研究与应用(1)首次以半液相法为主要制备方法合成一维纳米棒状YAG:Ce荧光粉。采用水热法调控合成一维棒状NH_4Al(OH)_2CO_3并通过煅烧得到结晶性和分散性良好的纳米棒状Al_2O_3颗粒。以纳米棒状Al_2O_3颗粒为模板和A1源,Y~(3+)溶液为Y源,尿素为沉淀剂,采用半液相法制备具有核-壳结构的纳米棒状YAG前驱体,经煅烧得到直径为250-400 nm长度为3-5 μm的纳米棒状YAG:Ce荧光粉。所制备的纳米棒状荧光粉分散性好,结晶性高,具有相对大的比表面积和非常少的表面缺陷。采用XRD、SEM、TEM等表征测试手段揭示纳米棒状荧光粉的形成过程和成型机理。(2)一维纳米棒状YAG:Ce荧光粉的荧光性能优于相同Ce~(3+)掺杂量的纳米球状YAG:Ce荧光粉。纳米棒状YAG:2at.%Ce~(3+)荧光粉的荧光量子产率(QY)为40.12%。虽然纳米棒状荧光粉的比表面积比纳米球状荧光粉的比表面积小,但是纳米棒状荧光粉的结晶性好,表面缺陷少,这是其荧光强度高的原因。并且,由于其特殊的棒状结构,纳米棒状荧光粉具有两个荧光寿命,一个对应其本体特征的长寿命和一个对应其缺陷特征的短寿命。用纳米棒状YAG:Ce荧光粉标记骨髓间充质干细胞,表现出良好的生物相容性和荧光稳定性。开拓了 YAG:Ce荧光粉的应用领域,显示其重要的应用价值。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
钕掺杂钇铝石榴石论文参考文献
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