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白光LED用红色荧光粉的制备及发光性能研究

作　者: 徐生艳
导　师: 李岚；张晓松
学　校: 天津理工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 红色荧光粉强度参数热稳定性离子取代
分类号: O482.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着亮度的增加和价格的降低,白光LED在照明领域的市场潜力越来越大。采用荧光材料转换光混合成白光的模式成为一种主流方式。现有的粉体缺乏红光,并且荧光粉随着周围环境温度的升高,光衰现象严重。本论文对白光LED红色荧光粉进行了研究,分析阳离子取代对荧光粉发光性能以及温度依赖特性的影响。主要工作内容如下:1.通过高温固相法制备了Gd₂WO₆:Eu³⁺荧光粉,研究了Gd₂WO₆:Eu³⁺荧光粉的发光特性。发现荧光粉体能够被393nm以及464nm波长的光有效地激发产生强的红光发射。当Eu³⁺离子掺杂浓度达到0.4mol时样品的发光强度达到最大。荧光粉的寿命衰减曲线图显示了单指数衰减规律。随着温度的升高,样品的发射光谱强度减弱,采用了Fonger和Struck模型对此进行了解释。研究了Mn²⁺离子的掺杂对粉体的影响,发现掺杂Mn²⁺离子后粉体的发光强度下降,Eu³⁺离子寿命衰减曲线由单指数规律变成了双指数,拟合出的两个寿命值之间的差异以及所占比例的变化趋势主要依赖Eu³⁺周围晶格环境的变化。2.制备了SiO₂掺杂的Gd₂WO₆:Eu³⁺荧光粉体,研究了Si⁴⁺取代W6+对荧光粉发光性质的影响。结果表明Si⁴⁺取代导致电荷迁移态发生了红移现象,并使Eu³⁺离子所处的晶格环境对称性发生变化。利用Judd-Ofelt理论对荧光粉体发射光谱进行分析,发现晶场强度参数Ω₂随SiO₂掺杂浓度的增加先增大后减小,当掺杂量为0.4mol时,?2的值达到最大,这是因为掺杂SiO₂后引起了晶格的变化,使Eu³⁺离子周围的对称性降低。分析了荧光粉体的温度依赖特性。研究发现随着温度的升高,样品发光强度逐渐减弱,寿命值减小。计算了热猝灭过程的激活能△E,发现△E随着SiO₂掺杂量的增加而增大,使得粉体的热稳定性得到改善。3.采用高温固相法合成了3.5MgO-0.5MgF₂-GeO₂:Mn⁴⁺荧光粉,粉体在紫外区和蓝光区域有强的吸收,发射呈现强的深红色发光。合成一系列Al₂O₃掺杂量不同的氟锗酸镁荧光粉,研究Al₂O₃掺杂对粉体造成的影响。发现发射光谱强度随着Al₂O₃掺杂量的增加而增加,当其掺杂量达到0.3mol时发光强度达到最大值。比较了掺Al₂O₃前后荧光粉体的热稳定性,计算了激活能△E,发现掺Al₂O₃后激活能ΔE增加,使得粉体的热稳定性趋好。当温度升高时,无辐射跃迁几率也随之增加,造成了粉体的荧光寿命的缩短。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-19
  1.1 引言  9
  1.2 白光LED 用荧光粉概述  9-11
  1.3 发光材料的测试以及表征手段  11-12
    1.3.1 晶相分析  11
    1.3.2 荧光光谱分析  11-12
    1.3.3 吸收光谱分析  12
    1.3.4 荧光寿命分析  12
  1.4 基础理论  12-18
    1.4.1 发光材料的组成  13
    1.4.2 发光和淬灭  13-14
    1.4.3 发光效率  14
    1.4.4 发光的衰减  14-15
    1.4.5 位形坐标  15-16
    1.4.6 J-O 理论  16-18
  1.5 本文的主要研究内容  18-19
第二章 Gd_2WO_6:Eu~(3+)荧光粉发光特性的研究  19-31
  2.1 引言  19-20
  2.2 Gd_2WO_6:Eu~(3+)荧光粉的制备以及发光性能的研究  20-27
    2.2.1 实验部分  20
    2.2.2 晶相分析  20
    2.2.3 Gd_2WO_6:Eu~(3+)荧光粉的荧光光谱  20-24
    2.2.4 Gd_(1.6)WO_6:Eu0.4 荧光粉发光的温度效应及热衰减机理  24-27
  2.3 Mn~(2+)离子共掺对Gd_2WO_6:Eu~(3+)荧光粉淬灭效应  27-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 SiO_2掺杂Gd_2WO_6:Eu~(3+)荧光粉材料的研究  31-42
  3.1 引言  31
  3.2 SiO_2 掺杂对Gd_2WO_6:Eu~(3+)荧光粉发光性质的影响  31-39
    3.2.1 实验部分  31-32
    3.2.2 物相分析  32-33
    3.2.3 SiO_2 掺杂对Gd_2WO_6:Eu~(3+)荧光粉的发光增强效应  33-35
    3.2.4 SiO_2 掺杂的Gd_2WO_6:Eu~(3+)荧光粉强度参数的计算  35-39
  3.3 Gd_(1.6)(W_(1.6-x)Si_x)O_6:Eu_(0.4) 粉体的温度依赖特性  39-40
  3.4 本文小结  40-42
第四章 Al~(3+)离子掺杂氟锗酸镁荧光粉发光性质的研究  42-52
  4.1 引言  42
  4.2 氟锗酸镁荧光粉的结构与光谱分析  42-46
    4.2.1 实验部分  42
    4.2.2 物相分析  42-43
    4.2.3 氟锗酸镁荧光粉电子跃迁过程分析  43-46
  4.3 Al~(3+)离子取代对发光性质的影响  46-51
    4.3.1 物相分析  47
    4.3.2 Al~(3+)离子取代对光谱的影响  47-48
    4.3.3 粉体温度依赖特性的研究  48-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章全文总结与展望  52-54
  5.1 全文总结  52
  5.2 工作展望  52-54
参考文献  54-59
发表论文和科研情况说明  59-60
致谢  60-61

白光LED用红色荧光粉的制备及发光性能研究

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