材料化学专业研究生毕业论文答辩.ppt

无机溶胶-凝胶和有机高分子聚合物光学薄膜中铕离子的荧光行为和光谱特异性 研 究 生：李晓娟 本论文的主要内容 第一部分 研究背景及意义 第二部分 Eu3+掺杂KBaTiO3 (KBT) 薄膜的制备和光谱特性 第三部分 Eu3+掺杂YxTi1-xO1-0.5x (YTO) 晶态薄膜的制备和光谱特性 第四部分 Eu(TTFA)3掺杂环氧基光刻胶薄膜的制备和光谱特性 第五部分 结论与展望 研究背景及意义 研究背景及意义 发光材料的薄膜化是当前国际上研究的热点，稀土离子掺杂的发光薄膜在阴极射线管、彩色显示、场发射显示、上转换发光材料和光波导材料等光电子器件方面有着诱人的应用前景，倍受人们的关注。 同传统的发光粉相比，发光薄膜在对比度、分辨率、热传导、均匀性和与基底的附着性等方面都显示出较强的优越性。 研究背景及意义 根据上述情况，我们分别合成了稀土离子掺杂的无机溶胶-凝胶和有机高分子聚合物光学薄膜，系统的研究了稀土离子在这些薄膜中的光学与光谱特性。研究的思路如下： 1.针对Eu3+在可见区的正常Stokes跃迁发光进行研究。 2.开发基于聚合物材料的激光和光放大器件。 Eu3+掺杂YTO晶态薄膜的制备和光谱特性 Eu3+掺杂YTO薄膜的制备 Eu3+掺杂YTO薄膜的测试 本实验X-射线衍射分析在D/Max-3B型X射线衍射仪上进行，物相的定性分析是通过对X衍射图上的衍射峰与标准JCPDS卡片对照而得；本实验用SPM AP-2000型原子力显微镜分析薄膜表面的微观形貌以及表面粗糙度；薄膜的激发光谱利用Perkin-Elmer LS 55荧光光谱仪（8.3-W脉冲氙灯泵浦源，R928光电倍增管探测器）测量；薄膜的发射光谱利用SPEX 500M荧光光谱仪测量。所有测试均在室温下完成。 Eu3+掺杂YTO薄膜的物理特性 Eu3+掺杂YTO薄膜的物理特性 将所得衍射峰数据与标准JCPDS卡片21-1465对照可知，薄膜富含立方相的YxTi1-xO1-0.5x晶粒，该晶粒属立方晶系，Fm3m(225)空间群。 由晶体学中立方晶系点阵中（hkl）晶面族的晶面间距d与晶胞参数a的关系式： Eu3+掺杂YTO薄膜的物理特性 计算出薄膜中晶粒的晶格常数为a＝5.30nm，略大于卡片中参考数值5.20nm，说明少量Eu3+的掺杂对钛酸钇的晶体结构基本上没有影响。 为进一步了解薄膜中晶粒的大小，利用Scherrer公式 ： D=K?／βcosθ 进行了估算，式中?为X射线波长，β为X射线主要衍射峰的半高宽，θ为布拉格衍射角，K取1。计算得薄膜中晶粒的尺寸约为17nm。 Eu3+掺杂YTO薄膜的物理特性 Eu3+掺杂YTO薄膜的光谱特性 Eu3+掺杂YTO薄膜的光谱特性 Eu(TTFA)3掺杂SU-8光刻胶薄膜的制备和光谱特性 Eu(TTFA)3掺杂SU-8光刻胶薄膜的制备 将稀土配合物Eu(TTFA)3溶于有机溶剂环戊酮（Cyclopentanone, 纯度99%）中，按稀土配合物占光刻胶质量的5%的比例将此有机溶剂与SU-8胶复合，通过甩胶机在石英基片上成膜，然后在80?C左右加热盘上热处理20分钟，最后在光刻机上曝光，所得光刻胶薄膜厚度约为2?m。 Eu(TTFA)3掺杂SU-8光刻胶薄膜的测试 稀土配合物复合SU-8光刻胶薄膜的激发、发射和三维荧光谱图通过P-E LS 55 荧光光谱仪测试，激发光源为脉冲氙灯，所有测试均在室温下进行，所示光谱图中氙灯光源灯线已删除。 Eu(TTFA)3掺杂SU-8光刻胶薄膜的光谱特性 Eu(TTFA)3掺杂SU-8光刻胶薄膜的光谱特性 Eu(TTFA)3掺杂SU-8光刻胶薄膜的光谱特性 稀土配合物的光致发光机制 Eu(TTFA)3掺杂SU-8光刻胶薄膜的Judd-Ofelt参数分析 根据稀土离子的光学跃迁选择定则可知5D0?7FJ (J = 2, 4, 6) 的跃迁是电偶极允许的，因此辐射跃迁速率可以表示为： Eu(TTFA)3掺杂SU-8光刻胶薄膜的Judd-Ofelt参数分析 Eu3+的5D0?7FJ (J = 1, 3, 5) 的跃迁是磁偶极允许的，其中5D0?7F1跃迁速率可以表示为： Eu(TTFA)3掺杂SU-8光刻胶薄膜的Judd-Ofelt参数分析 如果忽略由于5D0?7F1 及5D0?7FJ (J = 2, 4, 6)跃迁波长的不同而导致折射率的差异，则电偶极与磁偶极跃迁的强度比可表示为： Eu(TTFA)3