● 摘要
针对FPD用发光材料发光性能和颗粒形貌较差的问题，从基质改性、制备方法改进和助熔剂添加等方面入手，系统地研究了稀土掺杂对Y2SiO5:Ce,Tb发光性能的影响，制备方法对Zn2SiO4:Mn烧结温度、发光性能和颗粒形貌的影响以及助熔剂对Zn2SiO4:Mn烧结温度、颗粒形貌及发光性能的影响。
采用高温固相法制备了Y2SiO5:Ce,Tb，研究了Sc3+、La3+、Gd3+和Lu3+掺杂对Y2SiO5:Ce,Tb光致发光性能和阴极射线发光性能的影响。发现在阴极射线和365nm紫外光激发下，Ce3+对Tb3+具有敏化作用。光致条件下，La3+含量为 0.05时，Y2SiO5:Ce,Tb的发光强度提高了约30％，Gd3+和Sc3+使Y2SiO5:Ce,Tb的发射强度持续降低，Lu3+的掺杂量为 0.20可使Y2SiO5:Ce,Tb的发光强度提高约30％。在阴极射线条件下，稀土元素取代不同程度地提高了Y2SiO5:Ce,Tb的发光强度。Gd3+含量为0.10～0.30时，Y2SiO5:Ce,Tb的阴极射线发光强度提高了35％，Lu3+含量为0.10～0.20时，发光强度提高了25%，La3+含量为0.03时，发光强度可提高10%，而Sc3+的含量为0.15时，发光强度提高了20％。Gd3+掺杂使Y2SiO5:Ce,Tb阴极射线发光强度提高可能与在阴极射线作用下，所研究体系内共存的两个能量传递过程Gd3+→Tb3+和Gd3+→Ce3+→Tb3+有关。另外，Sc3+、La3+、Gd3+和Lu3+的掺杂使得Y2SiO5:Ce,Tb的颗粒有不同程度的减小。
采用改良固相法在1100℃制备了Zn2SiO4:Mn绿色荧光粉，比传统固相法的烧结温度降低了200℃。在特定的工艺条件下，样品的发光强度与商用荧光粉相当或超过商用荧光粉。通过对烧结条件的控制，可以有效控制粉体颗粒大小和形状。
采用改良固相法，通过添加适当的助熔剂制备了发光性能和颗粒形貌较好的Zn2SiO4:Mn绿色荧光粉。研究了助熔剂对产物颗粒形貌、结晶状态、烧结温度、发光性能的影响，发现以CaF2作为助熔剂制备Zn2SiO4:Mn，烧结温度可降至1000℃，颗粒大体呈球形，粒径5μm左右，发光性能良好。以BaF2作为助熔剂制备Zn2SiO4:Mn，烧结温度亦可降至1000℃，颗粒形貌呈柱状，长5～6μm，发光性能良好。以(NaPO3)6作为助熔剂制备Zn2SiO4:Mn，样品颗粒与添加其他助熔剂的样品颗粒相比，尺寸显著减小。复合助熔剂2%CaF2+5%(NaPO3)6使Zn2SiO4:Mn颗粒间的粘连现象得到了很好的改善，产物的发光性能较好。以2%BaF2+5%(NaPO3)6为复合助熔剂制备的Zn2SiO4:Mn样品，颗粒仍呈柱状，长7～8μm，发光性能良好。
采用溶胶—凝胶法，通过控制原料用量、改变烧结温度、调节烧结过程、添加助熔剂等手段，在较缓和的条件下制备出了颗粒形貌和发光性能良好的Zn2SiO4:Mn绿粉。采用800℃预烧2小时，研磨后1000℃烧4小时的烧结过程，制备了颗粒形状和发光性能良好的Zn2SiO4:Mn绿粉。以H3BO3为助熔剂，二次烧结温度降至900℃，样品的颗粒形貌和发光性能均得到了改善。