2.4 单掺离子SrO-ZnO-P ₂ O ₅ -K ₂ O（SZPK）玻璃的发光性能研究

2.4.1 玻璃的制备和组成

对于采用熔融法制备离子掺杂的SZPK玻璃，单掺离子的玻璃组成如表2.10所示。

2.4.2 单掺离子SZPK玻璃的发光性能研究

图2.18所示为Tm ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品的激发光谱和发射光谱。从图2.18（b）可以看出，Tm ³⁺ 掺杂SZPK玻璃在358nm波长激发下，在452nm波长附近有一个较窄的发射峰，这对应于Tm ³⁺ 在 ¹ G ₄ 和 ³ H ₆ 之间的能级跃迁。从图2.18（a）可以看出，Tm ³⁺ 的激发峰位于358nm波长左右，同样为一个较窄的激发峰，这对应于 ¹ D ₂ → ³ F ₄ 能级跃迁 ^[31] 。

图2.19所示为Tm ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品在358nm波长激发下的CIE色度坐标图。从图2.19可以看到，Tm ³⁺ 在玻璃中的发光颜色为蓝色。这主要是由于Tm ³⁺ 在358nm波长激发下，处于激发态的电子从 ¹ G ₄ 到 ³ H ₆ 能级的电子跃迁表现为444～463nm蓝光波段的电子辐射跃迁发射引起的蓝光发射。

图2.20所示为Tb ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品的激发光谱和发射光谱。从图2.20（b）可以看出，Tb ³⁺ 掺杂SZPK玻璃在351nm、368nm、377nm波长激发下，Tb ³⁺ 离子发生 ⁵ D ₄ → ⁷ F _{6，5，4，3} 能级跃迁，从而分别在622nm、586nm、542nm和486nm波长处产生发射峰。在这三个不同波长的激发下，除波长542nm稍有增强外，其他发射峰基本一致。从图2.20（a）可以看出，Tb ³⁺ 的激发峰位于351nm、368nm、377nm、484nm波长处，分别对应于稀土离子Tb ³⁺ 从基态 ⁷ F ₆ 到激发态 ⁵ D ₂ 、 ⁵ D ₃ 、 ⁵ L ₁₀ 、 ⁵ D ₄ 和其他更高的4 f 能级跃迁 ^[32] 。

图2.21所示为Tb ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品在351nm、368nm、377nm波长激发下的CIE色度坐标图。从图2.21可以看出，Tb ³⁺ 在玻璃中的发光颜色为绿色，这主要是由Tb ³⁺ 离子在351nm、368nm、377nm波长激发下的 ⁵ D ₄ → ⁷ F _{6，5，4，3} 能级跃迁引起的。

图2.22所示为Sm ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品的激发光谱和发射光谱。从图2.22（b）可以看出，Sm ³⁺ 掺杂SZPK玻璃在360nm波长激发下，分别在562nm、597nm、644nm波长处产生三个发射峰，这是由Sm ³⁺ 的 ⁴ G _5/2 → ⁶ H _5/2 、 ⁴ G _5/2 → ⁶ H _7/2 、 ⁴ G _5/2 → ⁶ H _9/2 能级跃迁引起的。从图2.22（a）可以看出，Sm ³⁺ 的激发峰主要位于344nm、364nm、374nm、401nm波长处，这主要是由Sm ³⁺ 的 ⁶ H _5/2 → ⁴ K _17/2 、 ⁶ H _5/2 → ⁴ D _3/2 、 ⁶ H _5/2 → ⁶ P _7/2 、 ⁶ H _5/2 → ⁵ P _5/2 能级跃迁引起的 ^[33] 。

图2.23所示为Sm ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品在360nm波长激发下的发光CIE色度坐标图。从图2.23可以看到，Sm ³⁺ 在玻璃中的发光颜色为黄色，这主要是由Sm ³⁺ 的 ⁴ G _5/2 → ⁶ H _5/2 、 ⁴ G _5/2 → ⁶ H _7/2 和 ⁴ G _5/2 → ⁶ H _9/2 能级跃迁引起的。

图2.24所示为Mn ²⁺ 掺杂SZPK玻璃样品的激发光谱和发射光谱。从图2.24（b）可以看出，Mn ²⁺ 掺杂SZPK玻璃在360nm波长激发下，产生了一个550～700nm波长的宽发射峰，这是由Mn ²⁺ 的 ⁴ T _1g → ⁶ A _1s 能级跃迁引起的。从图2.24（a）可以看到，Mn ²⁺ 在627nm波长激发下，在360nm波长左右产生了一个较宽的发射峰，这主要是由Mn ²⁺ 的 ⁶ A _1g → ⁴ T _2g 和 ⁶ A _1g → ⁴ E _g ， ⁴ A _1g 能级跃迁引起的 ^[34] 。

图2.25所示为Mn ²⁺ 掺杂SZPK玻璃样品在360nm波长激发下的发光CIE色度坐标图。由图2.25可见，Mn ²⁺ 在玻璃中的发光颜色为红色，这主要是由Mn ²⁺ 的 ⁴ T _1g → ⁶ A _1s 能级跃迁引起的。

图2.26所示为Eu ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品的激发光谱和发射光谱。从图2.26（a）可以看出，在612nm波长激发下，Eu ³⁺ 主要有4个激发峰，分别位于362nm、372nm、393nm和464nm波长处。这主要是由Eu3+在4f-4f之间的跃迁引起的，分别对应于 ⁷ F ₀ → ⁵ D ₄ （362nm）、 ⁷ F ₀ → ⁵ L ₇ （372nm）、 ⁷ F ₀ → ⁵ L ₆ （393nm）和 ⁷ F ₀ → ⁵ D ₂ （464nm）。图2.26（b）是在362nm波长激发下的发射光谱，主要有3个发射峰，分别位于592nm、612nm和703nm波长处，这是由Eu ³⁺ 的 ⁵ D ₀ → ⁷ F ₁ 、 ⁵ D ₀ → ⁷ F ₂ 和 ⁵ D ₀ → ⁷ F ₄ 能级跃迁引起的 ^[35] 。

图2.27所示为Eu ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品在362nm波长激发下的发光CIE色度坐标图。从图2.27可见，Eu ³⁺ 在玻璃中显示的颜色为红色，这主要是由Eu ³⁺ 的 ⁵ D ₀ → ⁷ F ₁ 、 ⁵ D ₀ → ⁷ F ₂ 和 ⁵ D ₀ → ⁷ F ₄ 能级跃迁引起的。

图2.28所示为Dy ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品的激发光谱和发射光谱。从图2.28（a）可以看出，Dy ³⁺ 在573nm波长激发下，主要有7个激发峰，分别位于323nm、349nm、363nm、386nm、424nm、451nm和472nm波长处。这主要是由Dy ³⁺ 在 f-f 之间的能量跃迁引起的，分别对应于从基态 ⁶ H _15/2 到激发态 ⁶ P _7/2 、 ⁴ M _5/2 、 ⁴ P _3/2 、 ⁴ I _13/2 、 ⁴ G _11/2 、 ⁴ I _15/2 、 ⁴ F _9/2 能级跃迁。图2.28（b）是在362nm波长激发下的发射光谱，主要有两个发射峰，分别位于480nm、575nm波长处。这是由Dy ³⁺ 的 ⁴ F _9/2 → ⁶ H _15/2 和 ⁴ F _9/2 → ⁶ H _13/2 能级跃迁引起的 ^[36] 。

图2.29所示为Dy ³⁺ 掺杂SZPK玻璃样品在362nm波长激发下的发光CIE色度坐标图。从图2.29可见，Dy ³⁺ 在玻璃中的发光颜色为白光，这是由Dy ³⁺ 的 ⁴ F _9/2 → ⁶ H _15/2 和 ⁴ F _9/2 → ⁶ H _13/2 能级跃迁引起的。