本文選題：LED　切入點(diǎn)：鍺酸鹽　出處：《昆明理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：商用LED用熒光材料多采用鋁酸鹽、硅酸鹽、硫化物等作為發(fā)光材料基質(zhì),然而鋁酸鹽合成溫度較高,硅酸鹽的熱穩(wěn)定性和耐濕潮性能差,而硫化物穩(wěn)定性差等缺點(diǎn),導(dǎo)致其熒光材料壽命較短。因此開(kāi)發(fā)性能優(yōu)異的熒光材料基質(zhì)對(duì)于LED的生產(chǎn)應(yīng)用有著重要的實(shí)際意義。本工作中,選用合成溫度較低、穩(wěn)定性好的鍺酸鹽作為熒光粉基質(zhì)進(jìn)行研究。此外在熒光粉制備過(guò)程中,缺陷的存在會(huì)影響熒光粉的光致發(fā)光性能,因此缺陷態(tài)的改善也將有利于材料光致發(fā)光特性的改進(jìn)。另一方面,考慮到缺陷中心是長(zhǎng)余輝發(fā)光過(guò)程中重要的組成部分,通過(guò)研究長(zhǎng)余輝材料的缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步了解長(zhǎng)余輝材料的發(fā)光機(jī)理,這對(duì)研究和設(shè)計(jì)長(zhǎng)余輝材料是非常有必要的。調(diào)研發(fā)現(xiàn)在鍺酸鹽體系中,由于該體系材料基質(zhì)存在自激發(fā)長(zhǎng)余輝現(xiàn)象,這是源于基質(zhì)的本征缺陷在發(fā)光過(guò)程中不僅作為了發(fā)光中心同時(shí)也作為陷阱中心,從而實(shí)現(xiàn)了自激發(fā)長(zhǎng)余輝發(fā)光。因此選用這種具有自激發(fā)性能的鍺酸鹽基質(zhì),研究其缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)。這一部分工作不僅有利于對(duì)其光致發(fā)光特性進(jìn)行優(yōu)化,還有利于簡(jiǎn)化長(zhǎng)余輝結(jié)構(gòu)模型,從而開(kāi)展長(zhǎng)余輝機(jī)理的研究,明確長(zhǎng)余輝機(jī)理和缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。綜上所述,研究熒光粉基質(zhì)中存在的缺陷態(tài)對(duì)改善光致發(fā)光以及探討長(zhǎng)余輝發(fā)光機(jī)理具有顯著的意義。本論文主要探索了新型鍺酸鹽熒光粉的光致發(fā)光特性、長(zhǎng)余輝發(fā)光特性、缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)等。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)：選擇具有自激發(fā)特性的鍺酸鹽體系,探討了該體系中的光致發(fā)光過(guò)程及電子俘獲過(guò)程,著重探索了缺陷態(tài)對(duì)于熒光材料在光致發(fā)光、長(zhǎng)余輝以及光激勵(lì)過(guò)程中的重要作用。主要研究結(jié)論是如下幾點(diǎn)：1.新型鍺酸鹽體系材料的開(kāi)發(fā)：SrGeO3和Ca2Ge7O16鍺酸材料。采用高溫固相法合成了鍺酸鹽熒光材料SrGeO3.Ca2Ge7O16.在這兩種鍺酸鹽材料中摻雜了稀土離子Eu3+,制備得到了紅色熒光材料SrGeO3:Eu3+、Ca2Ge7O16:Eu3+。并通過(guò)引入電荷補(bǔ)償劑以及Sm3+-Eu3+之間的能量傳遞兩種方法對(duì)紅色熒光粉發(fā)光特性進(jìn)行了優(yōu)化。此外,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了在Ca2Ge7O16:Sm3+樣品中存在明顯的紅色長(zhǎng)余輝現(xiàn)象,而長(zhǎng)余輝的出現(xiàn)導(dǎo)致拖尾現(xiàn)象,這對(duì)LED成像過(guò)程是不利的。當(dāng)引入Eu3+離子后,長(zhǎng)余輝現(xiàn)象消失,對(duì)Sm3+,Eu3+摻雜的Ca2Ge7O16樣品的缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。2.研究了具有自激發(fā)特性的鍺酸鹽熒光粉Ca2Ge7O16和Na2ZnGeO4的缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)。在Ca2Ge7O16基質(zhì)材料中,研究表明在自激發(fā)Ca2Ge7O16基質(zhì)中存在兩個(gè)陷阱中心,分別是氧空位和鈣空位。氧空位和鈣空位不僅可以作為發(fā)光中心,也可以作為陷阱中心對(duì)其基質(zhì)的自激發(fā)性能有貢獻(xiàn)。在該材料中引入稀土離子Sm3+,實(shí)現(xiàn)了Ca2Ge7O16基質(zhì)與Sm3+離子之間的能量傳遞從而制備得到了紅色長(zhǎng)余輝材料。探索了自激發(fā)鍺酸鹽材料Na2ZnGeO4的缺陷態(tài)結(jié)構(gòu),研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)Na2ZnGeO4自激發(fā)特性主要來(lái)自于本征缺陷鋅空位。鋅空位不僅作為激發(fā)態(tài)能級(jí)實(shí)現(xiàn)光致發(fā)光過(guò)程,同時(shí)還可以作為陷阱中心捕獲載流子實(shí)現(xiàn)自激發(fā)長(zhǎng)余輝發(fā)光。這部份工作對(duì)設(shè)計(jì)長(zhǎng)余輝材料以及長(zhǎng)余輝材料改性來(lái)說(shuō)是非常有意義的。在Na2ZnGeO4基質(zhì)中摻雜發(fā)光中心離子：Tb3+/Mn2+離子,實(shí)現(xiàn)了Na2ZnGeO4基質(zhì)到發(fā)光中心離子之間的能量傳遞過(guò)程,最終實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)余輝顏色由藍(lán)光向綠光轉(zhuǎn)變。通過(guò)基質(zhì)到發(fā)光中心實(shí)現(xiàn)能量傳遞以及長(zhǎng)余輝顏色可調(diào)的方法,可以簡(jiǎn)化對(duì)長(zhǎng)余輝材料的制備過(guò)程,同時(shí)可以降低熒光材料的制備成本。3.進(jìn)一步簡(jiǎn)化長(zhǎng)余輝機(jī)理模型。由于具有低維結(jié)構(gòu)的基質(zhì)材料可以提供一種可以貫穿整個(gè)晶格的一維隧道,一方面可以促進(jìn)載流子之間的運(yùn)輸過(guò)程,另一方面有利于缺陷之間的相互作用以及缺陷與載流子之間的運(yùn)輸過(guò)程。主要研究了低維鏈狀結(jié)構(gòu)SrGa2O4的發(fā)光特性,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)SrGa2O4基質(zhì)同樣具有自激發(fā)特性,這是由于Ga3+離子在該結(jié)構(gòu)中作為了發(fā)光中心。通過(guò)在該材料中摻入金屬離子Bi3+,實(shí)現(xiàn)了基質(zhì)到Bi3+的能量傳遞,最終制備得到了高亮度的電子俘獲材料。本工作主要從三個(gè)光學(xué)應(yīng)用上對(duì)其進(jìn)行了研究和分析,結(jié)果顯示SrGa2O4:Bi3+表現(xiàn)出了優(yōu)良的發(fā)光性能,它不僅可以用于LED用黃色熒光粉,長(zhǎng)余輝發(fā)光材料,還可以應(yīng)用于光學(xué)存儲(chǔ)材料。
[Abstract]:In this paper , it is very necessary to study the photoluminescence character , long afterglow luminous characteristic , defect state structure and so on . The process of energy transfer between Ca2Ge7O16 substrate and Sm3 + ions is studied .

【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ422;TN312.8

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本文編號(hào)：1697332