Ce~(3+)在某些硫配位化合物中的发光行为研究

为深入认识Ce~(3+)激活发光体的发光行为及Ce~(3+)的能级结构与配位环境之间的相关规律，探索新的Ce~(3+)激活超短余辉可见发光显示材料的可行合成途径及发光性能，本工作应用Cs_2+Ar气固相反应方法及碳保护固相反应方法合成了一些新的Ce~(3+)激活硫化物发光体（MLn_2S_4:Ce, MAl_2S_4:Ce, Ln_2S_3:Ce）和碱土氯硼酸盐掺铈发光体（M_2B_5O_9Cl:Ce），测定了它们在室温下的激发和发射光谱及相对发光强度，验证了基质化合物的晶体结构，估测了发光体的猝灭温度并测定了有代表性的Ce~(3+)激活硫化物发光体的荧光寿命。将Ce~(3+)在不同配位阴离子环境中的光谱信息和Ce~(3+)与配位阴离子的成键性质，配位体本性、电子器扩大效应参数及Ce~(3+)的激发态5d能级结构相关联，分析了Ce~(3+)在不同配位阴离子化合物中的发光区域。确认，Ce~(3+)激活硫化物发光体具有可见发光特征。分析不同结构类型所决定的Ce~(3+)在不同基质硫化物中的硫配位环境点群对称性，指出随着点群对称性的降低，特别是按子群关系（O_b>C_(3r)(S_4)>C_s）的降解，Ce~(3+)激活硫化物发光体的发射峰位会有较大程度红移。光谱分析表明硫化物基质邻位阳离子对Ce~(3+)的发光位置影响较大，提出用反映阳离子本性的Z／R（Z电负性，R离子半径）值描述Ce~(3+)在硫配位环境中的发光位置及能级的变化趋势。指出了Ce~(3+)在相同结构，相同邻位阳离子基质硫化物中的发射峰位与取代阳离子的Z／R值、基质硫化物中稀土离子的电子结构与发光强度、基质硫化物的结构类型与猝灭温度的某些相关性。分析了具有共同f-d跃迁发光特性的Ce~(3+)和Eu~(2+)在某些基质化合物中的光谱信息，指出配位环境对二者的发光位置、能级结构具有共同的作用趋势。与Ce~(3+)在硫配位化合物中的可见发光特征相对应，M_2B_5O_9Cl:Ce发光体具有一般Ce~(3+)激活含氧酸盐发光体的近紫外或兰区发光特征。SrAl_2S_4:Ce发光体的荧光寿命为28ns（在Ce~(3+)激活硫化物发光体中仅次于LaGaS_3:Ce(21ns)）且有可与CaS:Ce发光体相比的发光强度。BaLu_2S_4:Ce发光体的发射峰位是目前所报道的Ce~(3+)激活发光体中在室温下发射峰位波长最长的，且同样具有极短的荧光寿命（37ns）和较强的发光强度。新得到的某些Ce~(3+)激活硫化物发光体的超短余辉可见发光特性可能适合于某些超短余辉长波段发射的发光显示材料的应用探索。