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白光LED用硼酸盐荧光材料的制备与性能研究
作 者: 路亚娟
导 师: 杨志平
学 校: 河北大学
专 业: 光学工程
关键词: 白光LED 荧光材料 硼酸盐 发光性质
分类号: O482.31
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
本文采用高温固相法合成了几种适合紫外LED芯片激发的硼酸盐荧光材料。主要内容如下:(1)利用高温固相法合成了LiBaB9O15:Eu3+红色荧光粉。样品的发射光谱主峰位于618 nm,在400 nm,470 nm处的激发峰强度较强,随着Eu3+浓度增加,发光强度增强,未发现浓度猝灭现象。电荷补偿离子K+的加入有效地提高了样品的发光强度,提高了约40%。该荧光粉既可作为“蓝+黄”模式的白光LED的红色补光粉,也可以作紫外芯片激发三基色荧光粉的白光LED中的红粉。(2)合成了Ba3Tb(BO3)3绿色发光材料,从它的发光性质可以看出:激发光谱中包含360~400 nm的一宽带,与产生近紫外-紫(350~410 nm)辐射的InGaN管芯匹配很好。加入激活剂Ce3+后,其发光强度有很大提高,存在Ce3+对Tb3+的能量传递;Ce3+的最佳掺杂浓度为10%。(3)在第二个实验的基础上,制备了Eu3+掺杂的Ba3Tb(BO3)3红色荧光粉。样品的主激发峰值位于490 nm,次峰位于383 nm,适合紫外和蓝光LED芯片的激发。当Eu3+浓度为2%,样品的发光强度最大。(4)在单一基质白光LED方面,研究了Dy3+激活的SrAl2B2O7发光材料,并考察Dy3+浓度及碱土金属离子Li+、Na+和K+作为电荷补偿离子对样品发光性能的影响,其中以K+离子的电荷补偿效果最好。根据Dexter理论判断出其自身浓度猝灭机理为电偶极→电偶极相互作用结果。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第1章 绪论 10-14 1.1 白光LED的发展历程 10 1.2 LED照明光源的优点 10-11 1.3 实现白光LED的方式和存在的问题 11-12 1.4 白光LED的结构 12 1.5 本文的研究内容和创新点 12-14 1.5.1 研究内容 12-13 1.5.2 创新点 13-14 第2章 发光材料的基本理论和制备方法 14-23 2.1 发光材料的理论基础 14-16 2.1.1 发光材料的基本概念 14 2.1.2 制备发光材料所使用的化学品原料 14-15 2.1.3 硼酸盐基质发光材料 15-16 2.2 稀土元素的光谱性质 16-20 2.2.1 稀土离子的特殊电子构型 16-17 2.2.2 稀土离子4f~(n-1)5d~1态与电荷跃迁态的差异 17-18 2.2.3 目前已实用化的稀土三基色发光材料 18 2.2.4 可被蓝光-长波紫外光激发发射可见光的荧光体种类 18-20 2.3 稀土离子间的能量传递方式 20 2.4 材料合成方法 20-22 2.5 制备样品所需的主要设备和试剂 22-23 第3章 红色荧光粉LiBaB_9O_(15):Eu~(3+)的制备和发光性质 23-28 3.1 研究目的和意义 23 3.2 实验部分 23-24 3.2.1 样品的制备 23 3.2.2 样品的检测 23-24 3.3 实验结果与分析 24-26 3.3.1 样品的XRD分析 24 3.3.2 样品的激发和发射光谱 24-25 3.3.3 不同电荷补偿剂对样品发光强度的影响 25-26 3.3.4 掺杂离子浓度对样品发光强度的影响 26 3.4 本章小结 26-28 第4章 绿色荧光粉Ba_3Tb(BO_3)_3的发光特性 28-32 4.1 研究目的和意义 28 4.2 实验部分 28-29 4.2.1 样品的制备 28 4.2.2 样品的检测 28-29 4.3 结果与讨论 29-31 4.3.1 样品的晶体结构 29 4.3.2 样品的激发和发射光谱 29-30 4.3.3 Ba_3Tb(BO_3)_3:Ce~(3+)中Ce~(3+)对Tb~(3+)的敏化作用 30 4.3.4 荧光强度与Ce~(3+)浓度的关系 30-31 4.4 本章小结 31-32 第5章 红色荧光粉Ba_3Tb(BO_3)_3:Eu~(3+)的制备与发光特性研究 32-37 5.1 研究目的和意义 32 5.2 实验部分 32 5.2.1 样品的合成 32 5.2.2 样品的检测 32 5.3 实验结果与分析 32-36 5.3.1 Ba_3Tb(BO_3)_3:Eu~(3+)的XRD分析 32-33 5.3.2 Ba_3Tb(BO_3)_3:Eu~(3+)的激发和发射光谱 33-34 5.3.3 Ba_3Tb(BO_3)_3:Eu~(3+)中Tb~(3+)→Eu~(3+)的能量传递 34 5.3.4 Eu~(3+)的掺杂浓度对样品发光强度的影响 34-36 5.4 结论 36-37 第6章 SrAl_2B_2O_7:Dy~(3+)材料的制备及其发光性能 37-42 6.1 研究目的和意义 37 6.2 实验部分 37-38 6.2.1 样品的合成 37 6.2.2 样品的检测 37-38 6.3 结果与讨论 38-41 6.3.1 SrAl_2B_2O_7:Dy~(3+)的晶体结构 38 6.3.2 SrAl_2B_2O_7:Dy~(3+)的发光性质 38-39 6.3.3 Dy~(3+)掺杂浓度对SrAl_2B_2O_7:Dy~(3+)材料发射强度的影响 39-40 6.3.4 电荷补偿剂对SrAl_2B_2O_7:Dy~(3+)材料发射强度的影响 40-41 6.4 本章小结 41-42 结束语 42-43 参考文献 43-47 硕士研究生在读期间发表的论文 47-48 致谢 48
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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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