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白光LED用荧光粉的制备与性能研究

作　者: 周迪
导　师: 张宝昌
学　校: 长春工业大学
专　业: 有机化学
关键词: 高温固相 荧光粉 钼酸盐
分类号: TQ421.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


白色发光二极管LED是一种新型光源,具有节能、环保、低功耗等优点。在全球能源逐渐减少和全球提倡环保的情况下,LED半导体照明的使用是实现环保的主要途径。目前制备白色LED的主要方法是把黄色荧光粉涂敷蓝色LED芯片上。黄色荧光粉YAG是目前全国甚至全球发光材料中的研究热点。掺杂稀土金属的YAG荧光粉具有色温优良、热稳定性较好等优点。本文介绍了白光LED的三种主要实现方式和几种颜色荧光粉的研究进展；对稀土发光材料的分类、发光机理和发光性能作了重点介绍。并简单介绍了YAG荧光粉的几种制备方法：高温固相法、喷雾热解法、燃烧法、溶胶-凝胶法和沉淀法。本论文采用高温固相法在N2—H2还原气氛下制备了YAG荧光粉,利用X射线衍射仪和透射电镜对不同煅烧温度烧结的荧光粉的晶体结构和晶体相貌进行了对比,结果表明1400℃下煅烧3h为最佳温度。讨论了铈离子的掺杂量荧光粉的影响,并用XRD、荧光光谱仪对其进行了表征,结果表明合成的荧光粉为立方形的钇铝石榴石结构,并确定了Ce3+的最佳掺杂浓度为0.06。通过掺入基质阳离子Ga3+、Tb3+、Sm3+等镧系稀土金属离子取代Y3+,进而使荧光粉的发射峰发生移动,使荧光粉的显色性有了提高,能更好的与蓝光LED匹配。另外本论文还用高温固相法成功制备了Gd2-x(MoO4)3:Eux3+红色荧光粉。采用XRD、荧光光谱仪对其物相以及粉体的激发和发射光谱进行表征和研究。结果表明：该荧光粉均为四方晶系的白钨矿结构,均能被紫外光395nm和蓝光464nm有效激发得到Eu3+的5D0→7F2特征跃迁红光发射(616nm)；并确定了在950℃下烧结3h为最佳荧光发射温度。试验中我们还研究了利用Li2CO3作为助熔剂时,其不同添加浓度对于荧光粉性能的影响,实验表明由于Li2CO3的作用解决了由于Eu3+的浓度过大使反应不能彻底的进行所引起的浓度淬灭问题,从而大大提高了Eu3+的掺杂浓度,同时增强了荧光发射强度。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章 绪论  7-8
第二章 文献综述  8-19
  2.1 LED简介  8-9
    2.1.1 白光LED的主要实现方式  8
    2.1.2 蓝光LED激发的荧光粉  8-9
    2.1.3 近紫外光LED激发的荧光粉  9
  2.2 稀土发光材料  9-16
    2.2.1 稀土发光材料的定义及分类  9-10
    2.2.2 稀土发光材料的优异性能  10-11
    2.2.3 稀土元素的能级与跃迁  11-14
    2.2.4 稀土发光材料的发光性能  14-16
  2.3 稀土荧光粉的制备方法  16-19
    2.3.1 高温固相法  16
    2.3.2 喷雾热解法  16-17
    2.3.3 燃烧法  17
    2.3.4 溶胶--凝胶法  17
    2.3.5 沉淀法  17-19
第三章 YAG：Ce荧光粉的制备与荧光性能  19-32
  3.1 YAG荧光粉的微观结构  19-20
  3.2 YAG：Ce的发光特性及发光机理  20
  3.3 实验方法  20
  3.4 实验药品与仪器  20-21
  3.5 样品表征  21-22
  3.6 结果与讨论  22-32
    3.6.1 YAG：Ce荧光粉的表征  22-24
    3.6.2 掺杂铈离子的浓度对YAG：Ce荧光粉发光性质的影响  24-25
    3.6.3 基质阳离子取代对YAG：Ce荧光粉发光性质的影响  25-28
    3.6.4 高温固相法制备工艺的改进  28-30
    3.6.5 氮氢保护气流量比的影响  30-32
第四章 白光LED用红色荧光粉Gd_(2-x)(MoO_4)_3：Eu_x~(3+)的制备与性能测试  32-39
  4.1 前言  32
  4.2 实验方法  32
  4.3 实验试剂  32-33
  4.4 结果与讨论  33-39
    4.4.1 不同灼烧温度的荧光粉Gd_(2-x)(MoO_4)_3:Eu_x~(3+)的XRD分析  33-34
    4.4.2 温度对荧光强度的影响  34
    4.4.3 激活剂Eu~(3+)的掺杂对Gd_(2-x)(MoO_4)_3：Eu_x~(3+)发光强度的影响  34-36
    4.4.4 添加助熔剂Li_2CO_3对Gd_(1.5)(MoO_4)_3：Eu_(0.5)~(3+)的影响  36-37
    4.4.5 Li2CO3的掺杂量为3%时,Eu3+的掺杂量对Gd2-x(MoO4)3：Eux3+的荧光影响  37-39
结论  39-41
致谢  41-42
参考文献  42-46
作者简介  46
攻读硕士学位期间研究成果  46-47

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