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用于白光LED的含Si-N共价键荧光体的制备与光谱性质

作　者: 费沁妮
导　师: 王达健
学　校: 天津理工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 白光 LED Si-N 共价键 荧光粉 热稳定性
分类号: O482.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着能源危机的提前到来,低碳经济成为当今发展的主流,而作为绿色光源的白光LED成为人们广泛关注的热点。随着大功率白光LED对荧光粉提出的新要求,含有Si-N共价键的荧光体以其优良的性能,如良好的热稳定性等,日益成为白光LED用新型高效的荧光材料。本论文将围绕这类白光LED用含Si-N共价键的荧光体展开研究,重点研究了离子共掺杂对含Si-N共价键荧光体的荧光增强作用,引入Si-N共价键后荧光粉光色特性的改变,含Si-N共价键荧光体的探索性制备以及一些荧光粉的热稳定性评价,获得的主要成果如下:1.成功制备了白光LED用含Si-N共价键的SrSi2O2N2: Eu2+绿色荧光粉,制备的这类荧光粉样品可以被300460 nm的紫外光（UV）至可见光有效地激发,发射峰是538 nm左右的单一宽谱绿光发射,随着Eu2+掺杂浓度的增大,发射峰值逐渐增大,发射峰位逐渐红移。对此荧光粉共掺杂Mn2+后成功实现样品的荧光发射增强,发射峰值的强度提高到原来的364 %。其增强机理是:Eu2+、Mn2+的发射在530 nm附近产生了重叠。对此荧光粉共掺杂Pr3+后同样成功实现了样品的荧光发射增强,发射峰值的强度提高到原来的268 %。其增强机理是:Pr3+进入SrSi2O2N2基质晶格中引入的两种缺陷（取代位缺陷和空位缺陷）导致了基质晶体对称性和晶体场的改变,从而引起Eu2+跃迁概率的增强。另外对这种荧光粉固溶Ba2+后成功实现样品发射峰位的红移。2.将Si-N共价键引入SrAl2Si2O8的晶格时,成功调节了这种荧光粉的光谱性质和色度学特性。随着Si-N共价键含量的增加,出现了Eu2+蓝光发射带红移和展宽以及Mn2+黄光发射带的增强现象,成功实现了SrAl2Si2O8: Eu2+,Mn2+荧光粉白光发射的优化,得到的白光色坐标为:0.287,0.227,显色指数为78.3,色温8739 K。其作用基理是:Si-N键引入后,Eu2+ 5d激发态重心的下降导致了蓝光发射带的红移;晶体场劈裂能的变强导致了Eu2+跃迁发射的展宽;Eu2+和Mn2+之间能量传递效率的提高导致了Mn2+黄光发射带相对发射强度的增强。3.对白光LED用含Si-N共价键的红色荧光粉Ca2Si5N8: Eu2+的制备进行探索性的研究,从而制备出含有Ca2Si5N8主相,Si3N4次相的荧光粉样品。365 nm激发下,样品发出450 nm和600 nm两种发射,分别由Eu2+在Si3N4和Ca2Si5N8中的跃迁发射引起。样品的发射和激发光谱强度随着Eu2+掺杂浓度x的增大而增大,当x=0.08时,达到最大,随后发生浓度猝灭的现象。样品光色特性:在365 nm紫外光的激发下,450 nm左右的蓝光和600 nm左右的橙黄光相叠加从而产生白光。4.对荧光粉热稳定性评价发现含Si-N共价键的荧光体具有良好的热稳定性。本学位论文关于含Si-N共价键荧光体的制备与光谱性质的研究,对认识发光学的基础规律具有科学参考价值,对白光LED固态照明具有潜在应用价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-26
  1.1 固态照明及白光LED 实现方式  9-12
    1.1.1 固态照明及其优越性  9
    1.1.2 白光LED 实现方式及其优缺点  9-12
  1.2 荧光体转换白光LED 用荧光材料研究现状和发光性质  12-14
  1.3 大功率白光LED 对荧光粉提出的新要求  14
  1.4 含有Si-N 共价键荧光体的优良性能及研发现状  14-21
    1.4.1 含有Si-N 共价键的氮（氧）化物荧光体的优良特性  14-16
    1.4.2 含有Si-N 共价键荧光体的研发现状  16-21
    1.4.3 含有Si-N 共价键的氮（氧）化物荧光体的制备方法  21
  1.5 荧光粉的热稳定性能及相关理论  21-25
  1.6 本论文的研究工作  25-26
第二章 白光LED 用含Si-N 共价键的绿色荧光粉SrSi_20_2N_2: Eu~(2+) 的制备与荧光增强  26-44
  2.1 前言  26-29
  2.2 样品的制备与表征  29
  2.3 结果与讨论  29-43
    2.3.1 SrSi_20_2N_2: Eu~(2+) 的发光性质  29-34
    2.3.2 Mn 增强SrSi_20_2N_2: Eu~(2+)，Mn~(2+) 荧光材料  34-39
    2.3.3 Pr 增强SrSi_20_2N_2: Eu~(2+)，Pr~(3+) 荧光材料  39-42
    2.3.4 511-uBauSi202N2: Eu~(2+) 的发光性质  42-43
  2.4 本章小结  43-44
第三章 白光LED 用直接白光荧光材料SrAl_2Si_20_8: Eu~(2+), Mn~(2+) 引入Si-N 共价键后光色特性的研究  44-54
  3.1 前言  44
  3.2 样品的制备与表征  44-45
  3.3 结果与讨论  45-53
    3.3.1 Si-N 键取代分析和物相表征  45-48
    3.3.2 发光和色度随Si-N 键的改变  48-53
  3.4 本章小结  53-54
第四章 白光LED 用含Si-N 共价键的红色荧光粉Ca_2Si_5N_8: Eu~(2+) 的制备及光谱性质的研究  54-63
  4.1 前言  54-57
  4.2 样品的制备与表征  57
  4.3 实验结果及讨论  57-62
    4.3.1 Ca_2Si_5N_8 样品XRD 表征  57-59
    4.3.2 Ca_2Si_5N_8: Eu~(2+) 的光谱性质  59-61
    4.3.3 Ca_2Si_5N_8: Eu~(2+) 的色度学性能  61-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章 荧光粉热稳定性的评价  63-66
  5.1 前言  63
  5.2 测试荧光粉热稳定性仪器介绍  63-64
  5.3 结果与讨论  64-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章 结论与展望  66-68
参考文献  68-77
发表论文和科研情况说明  77-79
致谢  79-80

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质 > 光学性质 > 发光学
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