2.4 单掺离子SrO-ZnO-P₂O₅-K₂O（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Tm³⁺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，Tm³⁺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Tm³⁺在¹G₄和³H₆之间的能级跃迁。从图2.18（a）可以看出，Tm³⁺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¹D₂→³F₄能级跃迁^[31]。

图2.19所示为Tm³⁺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，Tm³⁺在玻璃中的发光颜色为蓝色。这主要是由于Tm³⁺在358nm波长激发下，处于激发态的电子从¹G₄到³H₆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Tb³⁺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，Tb³⁺掺杂SZPK玻璃在351nm、368nm、377nm波长激发下，Tb³⁺离子发生⁵D₄→⁷F_{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，Tb³⁺的激发峰位于351nm、368nm、377nm、484nm波长处，分别对应于稀土离子Tb³⁺从基态⁷F₆到激发态⁵D₂、⁵D₃、⁵L₁₀、⁵D₄和其他更高的4f能级跃迁^[32]。

图2.21所示为Tb³⁺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，Tb³⁺在玻璃中的发光颜色为绿色，这主要是由Tb³⁺离子在351nm、368nm、377nm波长激发下的⁵D₄→⁷F_{6，5，4，3}能级跃迁引起的。

图2.22所示为Sm³⁺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，Sm³⁺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Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_5/2、⁴G_5/2→⁶H_7/2、⁴G_5/2→⁶H_9/2能级跃迁引起的。从图2.22（a）可以看出，Sm³⁺的激发峰主要位于344nm、364nm、374nm、401nm波长处，这主要是由Sm³⁺的⁶H_5/2→⁴K_17/2、⁶H_5/2→⁴D_3/2、⁶H_5/2→⁶P_7/2、⁶H_5/2→⁵P_5/2能级跃迁引起的^[33]。

图2.23所示为Sm³⁺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，Sm³⁺在玻璃中的发光颜色为黄色，这主要是由Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_5/2、⁴G_5/2→⁶H_7/2和⁴G_5/2→⁶H_9/2能级跃迁引起的。

图2.24所示为Mn²⁺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，Mn²⁺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Mn²⁺的⁴T_1g→⁶A_1s能级跃迁引起的。从图2.24（a）可以看到，Mn²⁺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Mn²⁺的⁶A_1g→⁴T_2g和⁶A_1g→⁴E_g，⁴A_1g能级跃迁引起的^[34]。

图2.25所示为Mn²⁺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，Mn²⁺在玻璃中的发光颜色为红色，这主要是由Mn²⁺的⁴T_1g→⁶A_1s能级跃迁引起的。

图2.26所示为Eu³⁺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，Eu³⁺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⁷F₀→⁵D₄（362nm）、⁷F₀→⁵L₇（372nm）、⁷F₀→⁵L₆（393nm）和⁷F₀→⁵D₂（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Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁、⁵D₀→⁷F₂和⁵D₀→⁷F₄能级跃迁引起的^[35]。

图2.27所示为Eu³⁺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，Eu³⁺在玻璃中显示的颜色为红色，这主要是由Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁、⁵D₀→⁷F₂和⁵D₀→⁷F₄能级跃迁引起的。

图2.28所示为Dy³⁺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，Dy³⁺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Dy³⁺在f-f之间的能量跃迁引起的，分别对应于从基态⁶H_15/2到激发态⁶P_7/2、⁴M_5/2、⁴P_3/2、⁴I_13/2、⁴G_11/2、⁴I_15/2、⁴F_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Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2和⁴F_9/2→⁶H_13/2能级跃迁引起的^[36]。

图2.29所示为Dy³⁺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，Dy³⁺在玻璃中的发光颜色为白光，这是由Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2和⁴F_9/2→⁶H_13/2能级跃迁引起的。