稀土(Eu3+、Eu2+、Tb3+)摻雜白光LED用三基色熒光粉的發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土摻雜的硼鉬酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽材料是發(fā)光材料的重要組成部分。Eu3+，Eu2+，Ce3+和Tb3+作為摻雜劑，被廣泛地使用于熒光粉中;而上述基質(zhì)材料以其在紫外/近紫外(UV/n-UV，Ultraviolet/nearUltraviolet)區(qū)有效的吸收和發(fā)光特性以及良好的穩(wěn)定性，在白發(fā)光二極管(w-LED)照明和顯示領(lǐng)域備受關(guān)注。研究稀土摻雜的磷酸鹽、硼鉬酸鹽和硅酸鹽材料的發(fā)光性能，對尋找適合w-LED應(yīng)用的發(fā)光材料具有實(shí)際意義。<

2、br>　　 本論文選擇了硼鉬酸鹽Eu2MoB2O9、磷酸鹽Ba2MgP4O13和硅酸鹽CaGd4Si3O13作為基質(zhì)材料，采用高溫固相燒結(jié)法制備了稀土離子Eu3+，Eu2+和Mn2+，Ce3+和Tb3+摻雜的發(fā)光材料。分別對稀土(Eu3+，Eu2+和Mn2+，Ce3+和Tb3+)摻雜的三類熒光粉的結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能進(jìn)行了表征，對材料在UV/n-UV光激發(fā)下的發(fā)光特性從衰減、色度等方面進(jìn)行了闡述分析，并對其發(fā)光機(jī)理以及實(shí)際運(yùn)用方面進(jìn)行了探討

3、。
　　 第三章通過X射線衍射(XRD)測試手段，對制備出來的Eu2MoB2O9材料的相結(jié)構(gòu)和形貌特征進(jìn)行了表征。Eu3+離子完全濃度摻雜的Eu2MoB2O9紅色熒光粉在近紫外區(qū)(250-350nm)和(350-550nm)區(qū)域內(nèi)有很強(qiáng)的吸收，分別來自O(shè)2-→Eu3+的能量遷移和Eu3+離子4f9能級的f-f躍遷。其發(fā)光光譜和色度坐標(biāo)顯示，Eu2MoB2O9可以發(fā)出很強(qiáng)烈的紅光，其主要峰位在近615nm處，來源于Eu3+離子5D

4、0→7F2的電偶極躍遷。討論了在近紫外區(qū)激發(fā)光下，材料發(fā)光的溫度依賴和衰減曲線，計算出了發(fā)光的壽命。結(jié)果表明，Eu2MoB2O9可以很好地匹配近紫外光LED芯片的發(fā)光波段，具有作為紅色熒光粉應(yīng)用于白光LED的潛在價值。
　　 第四章通過X射線衍射(XRD)的測試結(jié)果，說明制備的Ba2MgP4O13:Eu2+熒光粉是純相的材料。討論了激發(fā)光譜中吸收峰所對應(yīng)的是Eu2+離子的4f-5d躍遷;發(fā)射光譜和色度坐標(biāo)顯示Ba2MgP4O13

5、:Eu2+可以發(fā)出很明亮的藍(lán)光，其峰位在409nm處，源于取代Ba2+離子位置的Eu2+離子的4f65d1→4f7電偶極容許躍遷。分析了在近紫外光激發(fā)下，材料發(fā)光的溫度依賴和衰減曲線，計算出了發(fā)光的壽命。結(jié)果表明，Ba2MgP4O13:Eu2+可以很好地匹配紫外光LED芯片的發(fā)光波段，同時具有作為藍(lán)光熒光粉應(yīng)用于白光LED的潛在價值。
　　 第五章測試和分析了Ce3+和Tb3+離子單摻及共摻的CaGd4Si3O13熒光粉的發(fā)光性

6、能。研究了CaGd4Si3O13:Ce3+、CaGd4Si3O13:Tb3+、CaGd4Si3O13:(Ce3+，Tb3+)的激發(fā)和發(fā)射光譜。結(jié)果表明，Ce3+，Tb3+共同摻雜硅酸鹽CaGd4Si3O13材料時，Ce3+離子把能量轉(zhuǎn)移到Tb3+離子，使Tb3+離子發(fā)光大大增強(qiáng)，Ce3+對Tb3+離子發(fā)光起到有效的敏化作用。同時發(fā)光光譜顯示，CaGd4Si3O13:Tb3+和CaGd4Si3O13:(Ce3+，Tb3+)可以發(fā)出綠光，而

7、CaGd4Si3O13:Ce3+的發(fā)光則是藍(lán)色。
　　 第六章通過XRD測試了Mn2+單獨(dú)摻雜、Mn2+/Eu2+離子共同摻雜的Ba2MgP4O13的晶體結(jié)構(gòu)。Ba2Mg1-xMnxP4O13(x=0.01-0.85)的發(fā)光光譜呈現(xiàn)出一個峰值位于610nm處的寬發(fā)光帶，來源于取代Mg2+離子位置的Mn2+離子的4T1-6A1躍遷;而其激發(fā)光譜中的激發(fā)帶均源自于Mn2+離子的d-d躍遷。從Ba1.94Eu0.06Mg1-xMnxP

8、4O13(x=0-0.12)熒光粉的發(fā)光光譜中可以看出，隨著Mn2+離子摻雜濃度的改變，其紅發(fā)光峰的位置沒有發(fā)生移動，同時發(fā)生了從Eu2+到Mn2+離子的有效的能量轉(zhuǎn)移。分析了x=1.0時樣品發(fā)光的溫度依賴曲線。討論了兩類熒光粉各自的發(fā)光衰減曲線，并計算出它們的發(fā)光壽命。Ba1.94Eu0.06Mg1-xMnxP4O13(x=0-0.15)熒光粉的CIE色度坐標(biāo)值隨著x值的不同，樣品發(fā)光顏色從藍(lán)紫到深紅各不相同。可以通過控制Mn2+離子