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稀土掺杂氮氧化物荧光粉的性能研究
稀土掺杂氮氧化物荧光粉的性能研究
摘要：
本文研究了稀土掺杂氮氧化物荧光粉的性能。通过不同稀土元素掺杂，得到了具有不同发光波长的荧光粉，能够满足不同的荧光应用需求。在稀土掺杂浓度为1mol%的情况下，Yb3+和Tb3+掺杂的氮氧化物荧光粉发光最强，而Sm3+掺杂的氮氧化物荧光粉发光最弱。本文还研究了不同激发波长对稀土掺杂氮氧化物荧光粉的发光效果，以及掺杂量对发光亮度和发光强度的影响。研究结果表明，稀土掺杂氮氧化物荧光粉具有较好的稳定性和发光性能，是一种很有潜力的荧光材料。
关键词：稀土元素，氮氧化物荧光粉，发光波长，激发波长，掺杂量
Abstract：
Thispaperstudiestheperformanceofrareearth-dopednitrogenoxidefluorescentpowder.Bydopingdifferentrareearthelements,fluorescentpowderswithdifferentemissionwavelengthswereobtained,whichcanmeetdifferentfluorescentapplicationneeds.Inthecaseofrareearthdopingconcentrationof1mol%,nitrogenoxidefluorescentpowdersdopedwithYb3+andTb3+emitthestrongestlight,whilenitrogenoxidefluorescentpowdersdopedwithSm3+emittheweakestlight.Thispaperalsostudiedtheeffectofdifferentexcitationwavelengthsontheluminescenceofrareearth-dopednitrogenoxidefluorescentpowders,aswellastheeffectofdopingamountontheluminescencebrightnessandintensity.Theresearchresultsshowthatrareearth-dopednitrogenoxidefluorescentpowdershavegoodstabilityandluminescenceperformance,andareapromisingfluorescentmaterial.
Keywords:rareearthelements,nitrogenoxidefluorescentpowder,emissionwavelength,excitationwavelength,dopingamount
引言：
荧光材料是一种重要的功能材料，在生物、光电、信息存储等领域有着广泛的应用。氮氧化物荧光粉是一种重要的荧光材料，具有较高的荧光亮度和长久的荧光寿命。为了提高氮氧化物荧光粉的荧光性能，通常需要通过掺杂稀土元素来实现。
稀土元素具有较大的离子半径，能够影响晶体的能带结构，从而影响荧光性能。本文探究了不同稀土元素掺杂氮氧化物荧光粉的性能，包括发光波长、发光强度、荧光亮度和荧光寿命等方面，为氮氧化物荧光粉的应用提供了一定的理论依据和技术支持。
实验：
实验中采用玉米芯煤、尿素、稀土元素氧化物和硝酸为原材料，通过高温固相法制备稀土掺杂氮氧化物荧光粉。将原材料按照一定的比例混合，经过球磨处理后，放入骨瓷瓶中，加入少量的硝酸，随后在空气中加热至800℃，维持2h，待样品冷却后即可得到稀土掺杂氮氧化物荧光粉。本实验掺杂的稀土元素包括Yb3+、Tb3+和Sm3+，掺杂浓度分别为1mol%、3mol%和5mol%。
为了研究不同稀土元素对氮氧化物荧光粉的影响，采用菲涅尔粉末衍射仪和荧光光谱仪进行了表征。探究了不同激发波长对荧光粉的荧光性能的影响，并通过不同掺杂浓度的荧光粉进行了对比分析。
结果与分析：
图1为不同稀土元素掺杂的氮氧化物荧光粉的荧光光谱图。通过光谱图可知，不同稀土元素掺杂的荧光粉具有不同的荧光峰，Yb3+和Tb3+掺杂的荧光粉发光峰位于550nm左右，而Sm3+掺杂的荧光粉发光峰位于650nm左右。在掺杂浓度相同的条件下，不同稀土元素掺杂的氮氧化物荧光粉的荧光强度和荧光寿命也有所不同。
图1不同稀土元素掺杂的氮氧化物荧光粉的荧光光谱
图2为不同激发波长下Yb3+掺杂氮氧化物荧光粉的荧光光谱。通过图2可知，随着激发波长的变化，荧光粉的荧光峰位也有所变化。当激发波长为980nm时，荧光粉发光最强。
图2不同激发波长下Yb3+掺杂氮氧化物荧光粉的荧光光谱
图3为不同掺杂浓度下荧光粉的荧光强度和荧光寿命关系图。随着掺量增加，荧光粉的荧