本文選題：半導(dǎo)體照明　切入點(diǎn)：熒光粉　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)(北京)》2017年博士論文

【摘要】：白光發(fā)光二極管(White Light Emitting Diode,WLED)是繼火把/蠟燭、白熾燈、熒光燈后的人類歷史上的第四次照明革命。為了達(dá)到高的電光轉(zhuǎn)換效率及控制成本,商業(yè)WLED大多采用LED芯片復(fù)合熒光粉的組裝方式,其使用參數(shù)和壽命很大程度取決于熒光粉的光學(xué)性質(zhì)和使用性能。熒光粉由基質(zhì)和發(fā)光離子組成,最常用的發(fā)光離子Eu~(2+)和Ce~(3+)的熒光光譜與其所受晶體場劈裂效應(yīng)密切相關(guān)。本論文采用固溶體組分設(shè)計(jì)方法來調(diào)控Eu~(2+)/Ce~(3+)的微區(qū)配位環(huán)境,以期達(dá)到優(yōu)化熒光粉性能及開發(fā)新熒光粉兩個(gè)目的。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)在M_3(PO_4)_2:Eu(M=Ba/Sr/Ca)形成的三個(gè)贗二元系中設(shè)計(jì)了陽離子替換型固溶體熒光粉。在(Ca_(3-x)Sr_x)(PO_4)_2和(Ca_(3-x)Ba_x)(PO_4)_2兩個(gè)空間群不同的端元組分組成的贗二元系中,觀察到了依賴于組分的相變以及Eu~(2+)顯著的發(fā)光紅移現(xiàn)象,得到幾種新型固溶體組分熒光粉,如發(fā)綠白光的Sr Ca_2(PO_4)_2:Eu、發(fā)黃光的Sr_2Ca(PO_4)_2:Eu和發(fā)青藍(lán)光的Ba_2Ca-(PO_4)_2:Eu,首次解析報(bào)道其晶體結(jié)構(gòu)和熒光性質(zhì)。Eu~(2+)在相變點(diǎn)組分處表現(xiàn)最強(qiáng)的晶體場劈裂效應(yīng)和發(fā)光紅移,相變現(xiàn)象可用于調(diào)控Eu~(2+)的發(fā)光光譜及發(fā)現(xiàn)新熒光粉。此外,在白磷礦結(jié)構(gòu)Ca_(3-x)Sr_x(PO_4)_2:Eu的0≤x≤2固溶范圍內(nèi),隨著Sr~(2+)對Ca~(2+)的逐漸替換,在發(fā)光光譜中同時(shí)觀察到主峰分別位于416 nm和493-532 nm的兩個(gè)寬發(fā)射帶,且這兩個(gè)發(fā)射帶的相對發(fā)光強(qiáng)度隨Sr~(2+)/Ca~(2+)比例的調(diào)節(jié)而逐漸不同;通過晶體結(jié)構(gòu)精修,提出相應(yīng)微區(qū)配位結(jié)構(gòu)的演變模型和對應(yīng)于Eu~(2+)的這兩個(gè)發(fā)光帶的微觀配位結(jié)構(gòu)體。(2)以Lu_3Al_5O_(12):Ce為起始化合物,通過陽離子對取代(Mg~(2+)/Si~(4+)分別取代Al~(3+)/Al~(3+)),設(shè)計(jì)了Lu_3(Al_(2-x)Mg_x)(Al_(3-x)Si_x)O_(12):Ce系列固溶體熒光粉。該系列熒光粉最大激發(fā)波長在450-460 nm,隨著Mg~(2+)/Si~(4+)逐漸取代Al~(3+)/Al~(3+),Al四面體格位線性收縮而Al八面體格位線性膨脹,Ce~(3+)的發(fā)光逐漸紅移,其主峰從542 nm移動(dòng)到571 nm。所研發(fā)的Ce~(3+)摻雜的Lu_3Al_4Mg_(0.5)Si_(0.5)O_(12)和Lu_3Al_3Mg Si O_(12)有望作為一種不含Y元素而避免與Y_3Al_5O_(12):Ce專利有知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛的黃光發(fā)射熒光粉。當(dāng)用Y~(3+)逐漸取代Lu~(3+)時(shí)設(shè)計(jì)的Lu_(3-x)Y_xAl_3Mg Si O_(12):Ce的發(fā)光可進(jìn)一步紅移至黃橙光區(qū),可以為商業(yè)上Y_3Al_5O_(12):Ce通過Gd替代Y和Ga替代Al形成(Y,Gd)_3(Al,Ga)_5O_(12):Ce來實(shí)現(xiàn)黃橙光發(fā)射之外提供一種新的紅移光譜的技術(shù)方案。(3)以Y_3Al_5O_(12):Ce為起始化合物,通過配位多面體取代(MO_8/Si O_4分別取代YO_8/Al O_4),設(shè)計(jì)了Y_(3-x)M_xAl_(5-x)Si_xO_(12):Ce(x=0-1)(M=Ba/Sr/Ca/Mg)系列固溶體熒光粉。該系列熒光粉最大吸收波長在450-460 nm,隨著M從Ba到Mg,相應(yīng)固溶體組分的發(fā)光波長逐漸紅移,主峰從532 nm移至550 nm。隨著M離子半徑不同,產(chǎn)物中原位產(chǎn)生一定量的玻璃相且其含量隨著M離子半徑增大而增加。當(dāng)M=Ba時(shí),所設(shè)計(jì)的Y_2Ba Al_4Si O_(12):Ce產(chǎn)物為microcrystal-glass powder形式,這種發(fā)光微晶相分散于不發(fā)光玻璃相中的形貌可認(rèn)為是熒光粉新的存在形式。MO_8/Si O_4配位多面體的引入,減少了稀土用量,能降低制備溫度和原位引入玻璃相,研究工作為降低熒光粉生產(chǎn)成本和申請黃粉專利提供理論和技術(shù)依據(jù)。
[Abstract]:Eu ~ ( 2 + ) / Ce ~ ( 3 + ) fluorescence spectra have been studied by means of solid solution composition . The results are as follows : ( 1 ) The fluorescence spectra of Eu ~ ( 2 + ) / Ce ~ ( 3 + ) have been studied . The results are as follows : ( 1 ) The fluorescence spectra of Eu ~ ( 2 + ) and Ce ~ ( 3 + ) are the most common phosphors . Ce ~ ( 3 + ) - doped Lu _ 3Al _ 4Mg _ ( 0.5 ) Si _ ( 0.5 ) O _ ( 12 ) and Lu _ 3Al _ 3Mg Si O _ ( 12 ) : Ce have been shifted from 542 nm to 571 nm . A series of solid solution phosphors Y _ ( 3 - x ) M _ xAl _ ( 5 - x ) Si _ xo _ ( 12 ) : Ce ( x = 0 - 1 ) ( M = Ba / Sr / Ca / Mg ) were designed .

【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ422

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本文編號：1690528