锰离子占位、结构与BaAl12O19：Mn2+劣化机制研究

As a potential green component for 3D plasma display panels (PDPs), BaAl12O19:Mn2+ possesses good color purity, short decay time and proper surface discharging properties. However, its bad stability and short operation time influence its application. Based on the results of our advanced research, this project mainly focuses on the influence of the occupancy and migration of manganese ions and the change of crystal structures on the degradation characteristics: firstly, the interaction between Mn2+ at different sites and the influence of doping content of Mn2+ on the optical properties would be studied, as well as the energer transfer mechanism; secondly, the influence of doping content of Mn2+ on the thermal stability would be also investigated, and according to the change of manganese ions' valence, the change of Mn2+ occupancy and migration, the thermal degradation mechanism would be studied as well; last, after Vacuum ultraviolet (VUV) irradiation, the change of crystal environment of Mn2+, their migration towards other sites and the energy transfer mechanism would be analyzed for the study of the VUV degradation mechanisms. This project would not only promote the commercial application of BaAl12O19:Mn2+ in 3D PDPs, but also enrich the degradation mechanisms of VUV luminescence materials.

作为3D等离子显示器的潜在应用材料，BaAl12O19:Mn2+具有色纯度好、余辉时间短、表面放电特性好等优势，但是该材料稳定性差、工作寿命短的缺憾限制了其应用。在预研成果的基础上，本课题针对锰离子占位、迁移以及晶体结构变化与材料的劣化特性的关系展开一系列研究：首先，研究占据不同格位Mn2+离子间的相互作用，分析不同掺杂量对材料的晶体结构、发光特性的影响，考察基质-发光中心间的能量传递机制；其次，研究掺杂量对材料热稳定性的影响，并从热劣化前后锰离子价态变化与Mn2+占位变化、迁移的角度出发，深入研究并完善材料的热劣化机制；最后，研究真空紫外辐照劣化后Mn2+所处晶体环境的变化规律与迁移方式，分析基质与各类中心间的能量传递机制，探索材料的真空紫外辐照劣化机制。上述研究不仅会推动BaAl12O19:Mn2+在3D PDPs上的商业化应用，还将进一步丰富并完善真空紫外发光材料的劣化机制和理论。

作为3D 等离子显示器的潜在应用材料，BaAl12O19:Mn2+具有色纯度好、余辉时间短、表面放电特性好等优势，但是该材料稳定性差、工作寿命短的缺憾限制了其应用。为克服该材料的上述缺陷，本课题针对锰离子占位、迁移以及晶体结构变化与材料的劣化特性的关系展开一系列研究，取得了一系列成果：首先，通过分析不同Mn2+掺杂浓度的样品在热处理前后晶体结构的变化，阐明了BaAl12O19:Mn2+热劣化机制系Mn2+离子迁移，这对于改善材料的热稳定性具有重要的理论指导意义；其次，以表面包覆氟化物的方法显著提高了绿色发光材料Zn2SiO4:Mn2+的发光性能与真空紫外辐照稳定性，这为改善Mn2+激活绿色发光材料的真空紫外辐照稳定性提供了新的思路，而该成果也在陕西彩虹荧光材料有限公司得到了应用；最后，还成功研制了一种新型高效短余辉绿色荧光粉(Y,Gd)2SiO5:Tb，这一材料具有优良的色纯度和发光效率，因此有望替代YAG在产业化中得到应用。另外，在基金的支持下，本课题还取得的其他成果有：研制了一种新型的高效单基质真空紫外白光发光材料LaMgAl11O19:0.04Dy3+, xBi3+，有望在无汞灯中得到应用；阐明了球形钨/钼酸盐微纳结构与核壳结构钨酸盐的自组装形成机制，这种材料在白光LED照明方面具有应用潜力，并且为减少发光材料中稀土使用量提供了新的思路；最后，针对太阳能电池用下转换发光薄膜，鉴于目前报道采用的物理镀膜法具有的较高的设备依赖性，本课题采用溶胶-凝胶法成功的制备了膜层致密平整、颗粒大小均匀的Y2O3:Yb下转换发光薄膜，这一工艺具有较好的应用潜力。通过本项目的实施，共发表论文六篇，其中SCI收录2篇，EI收录2篇；申请中国发明专利四项，其中两项已获得授权；在人才培养方面，截至目前，已毕业博士研究生一人，硕士研究生一人。