Abstract Investigations of structural defects and their associated impact on the optical properties of optical materials are essential expediencies because different methods are involved in the preparation of those materials for display applications. Lanthanide ion doping is a simple structural probing strategy that facilitates the challenges of identifying the structural defects. Pure and terbium (Tb3+) doped Ca2SiO4 (C2S) particles were prepared using Pechini (C2SP) and hydrothermal methods (C2SH). From SEM images, it is observed that the Tb3+ doped C2SP particles were highly agglomerated, more than the C2SH particles. The TEM study confirmed that the particle size decreased for C2SH prepared at the high hydrothermal temperatures of 180 and 200 °C (C2S:180H and C2S:200H). Fluorescence emission quenching occurred for Tb3+ doped C2S:180H and C2S:200H. The emission intensity was high for Tb3+ doped C2SH prepared at 140 °C compared to Tb3+ doped C2SP, C2S:180H and C2S:200H. The changes in the O2p orbitals, associated with the upper-level valence band spectra of the tetrahedral silicate of pure C2SP and C2S:180H, were experimentally evaluated in the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)-valence band spectra. The symmetry lowering owing to the distortion in the silicate unit quenched the emission, which was confirmed by XPS-valence band spectra and Tb3+ emission lines. This study suggests that the Pechini method is more suitable to prepare the Tb3+ doped C2S phosphors compared to the hydrothermal method, particularly at high temperature for solid state display and scintillator applications.

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水热温度对 Ca2SiO4:Tb3+ 荧光变化的影响

摘要 研究结构缺陷及其对光学材料光学性能的相关影响是必不可少的手段，因为在制备用于显示应用的这些材料时涉及不同的方法。镧系离子掺杂是一种简单的结构探测策略，有助于解决识别结构缺陷的挑战。使用 Pechini (C2SP) 和水热法 (C2SH) 制备纯和铽 (Tb3+) 掺杂的 Ca2SiO4 (C2S) 颗粒。从 SEM 图像可以看出，Tb3+ 掺杂的 C2SP 颗粒高度团聚，比 C2SH 颗粒更多。TEM 研究证实，在 180 和 200 °C（C2S：180H 和 C2S：200H）的高水热温度下制备的 C2SH 的粒径减小。Tb3+ 掺杂的 C2S:180H 和 C2S 发生荧光发射猝灭：200小时。与 Tb3+ 掺杂的 C2SP、C2S:180H 和 C2S:200H 相比，在 140 °C 下制备的 Tb3+ 掺杂的 C2SH 的发射强度较高。O2p 轨道的变化与纯 C2SP 和 C2S:180H 的四面体硅酸盐的上能级价带光谱相关，在 X 射线光电子能谱 (XPS) 价带光谱中进行了实验评估。由于硅酸盐单元的畸变导致的对称性降低使发射猝灭，这通过 XPS 价带光谱和 Tb3+ 发射线得到证实。该研究表明，与水热法相比，Pechini 法更适合制备 Tb3+ 掺杂的 C2S 荧光粉，特别是在高温下用于固态显示和闪烁体应用。C2S：180H 和 C2S：200H。O2p 轨道的变化与纯 C2SP 和 C2S:180H 的四面体硅酸盐的上能级价带光谱相关，在 X 射线光电子能谱 (XPS) 价带光谱中进行了实验评估。由于硅酸盐单元的畸变导致的对称性降低使发射猝灭，这通过 XPS 价带光谱和 Tb3+ 发射线得到证实。该研究表明，与水热法相比，Pechini 法更适合制备 Tb3+ 掺杂的 C2S 荧光粉，特别是在高温下用于固态显示和闪烁体应用。C2S：180H 和 C2S：200H。O2p 轨道的变化与纯 C2SP 和 C2S:180H 的四面体硅酸盐的上能级价带光谱相关，在 X 射线光电子能谱 (XPS) 价带光谱中进行了实验评估。由于硅酸盐单元的畸变导致的对称性降低使发射猝灭，这通过 XPS 价带光谱和 Tb3+ 发射线得到证实。该研究表明，与水热法相比，Pechini 法更适合制备 Tb3+ 掺杂的 C2S 荧光粉，特别是在高温下用于固态显示和闪烁体应用。在 X 射线光电子能谱 (XPS)-价带光谱中进行了实验评估。由于硅酸盐单元的畸变导致的对称性降低使发射猝灭，这通过 XPS 价带光谱和 Tb3+ 发射线得到证实。该研究表明，与水热法相比，Pechini 法更适合制备 Tb3+ 掺杂的 C2S 荧光粉，特别是在高温下用于固态显示和闪烁体应用。在 X 射线光电子能谱 (XPS)-价带光谱中进行了实验评估。由于硅酸盐单元的畸变导致的对称性降低使发射猝灭，这通过 XPS 价带光谱和 Tb3+ 发射线得到证实。该研究表明，与水热法相比，Pechini 法更适合制备 Tb3+ 掺杂的 C2S 荧光粉，特别是在高温下用于固态显示和闪烁体应用。