稀土激活堿土硅（鋁）酸鹽熒光粉相變、格位占據(jù)、能帶結(jié)構(gòu)與發(fā)光機(jī)理研究.pdf

1、熒光粉是白光LED降低色溫、提高顯色指數(shù)、獲取高品質(zhì)發(fā)光的關(guān)鍵原材料。稀土激活堿土硅（鋁）酸鹽一方面可以單獨(dú)作為熒光粉使用，另一方面可以作為前驅(qū)體合成其它新材料或用作結(jié)構(gòu)模板調(diào)控其它新結(jié)構(gòu)與新性能。硅（鋁）酸鹽基質(zhì)不僅物質(zhì)充裕，而且結(jié)構(gòu)豐富，但硅（鋁）酸鹽的合成常伴生其它雜相，不利于提高發(fā)光效率，而發(fā)光色度取決于激活劑在晶格點(diǎn)陣中的格位占據(jù)與對稱性。為調(diào)控發(fā)光并揭示機(jī)理，論文首先研究了黃綠色熒光粉M2SiO4∶Eu(M=Sr,Ba，Ca

2、)相變、格位占據(jù)與控制合成;進(jìn)而，研究了橘黃色熒光粉(Sr, Ba)3SiO5∶Eu相變、Eu離子格位占據(jù)、發(fā)光顏色調(diào)控、能帶結(jié)構(gòu)與發(fā)光機(jī)理;再者，研究了Eu2+與Ce3+在Li2SrSiO4中發(fā)光特性，并利用Eu3+作為光譜探針，結(jié)合X射線衍射、電子衍射、EXAFS等實(shí)驗(yàn)手段和理論計(jì)算，對Li2SrSiO4晶體結(jié)構(gòu)重新解析;最后，研究了Sr3Al2O6∶Eu產(chǎn)生紅色發(fā)光的機(jī)理。主要成果如下:
　　(1) Sr2SiO4∶Eu2+

3、存在低溫β相和高溫α'相兩種結(jié)構(gòu)。在1150-1250℃范圍內(nèi)升高溫度促使物相從α'向β相轉(zhuǎn)變，β相含量增多;當(dāng)溫度升高至1300℃時(shí)α'相顯著增加，同時(shí)誘發(fā)少量Sr3SiO5雜相生成。利用納米SiO2替換常規(guī)SiO2原料，在1150-1250℃范圍內(nèi)增大納米SiO2用量促使物相從α'向β轉(zhuǎn)變;在1300℃采用納米SiO2能夠抑制Sr3SiO5雜相生成，但結(jié)晶度隨納米SiO2含量增多而下降。采用少量納米SiO2有助于控制晶粒形核與生長，

4、增強(qiáng)發(fā)光。利用Ba取代Sr獲得了α'純相，而利用納米Si3N4部分取代常規(guī)SiO2作為硅源合成了β純相。
　　(2)合成Sr3SiO5∶Eu過程中伴生Sr2SiO4∶Eu2+雜相是由于降溫過程中物質(zhì)分解所致。在Sr3SiO5∶Eu中Eu隨機(jī)取代Sr的Wyck.4c與8f格位。利用Ba與Sm調(diào)控Sr3SiO5∶Eu發(fā)光顏色的機(jī)理是由于摻入導(dǎo)致Eu價(jià)態(tài)發(fā)生改變，準(zhǔn)確地說改變了陷阱能級深度。Sr3SiO5∶Eu的橘紅色發(fā)光來自于Eu2+