【摘要】：低壓場發(fā)射顯示器(FED)具有適用溫度區(qū)間較廣、響應(yīng)快速、極端條件無阻礙、集成性高等諸多優(yōu)勢,在高溫等極端顯示條件下具有潛在的應(yīng)用前景。其工作原理是通過電極加速陰極發(fā)射出的電子束轟擊陽極的熒光粉實現(xiàn)各種顏色的發(fā)光。尤其,低壓FED的顯色性能與熒光粉的導(dǎo)電性密切相關(guān),例如:導(dǎo)電性差的熒光粉在顯示器低壓工作過程中,將存在著顯著的電荷積累效應(yīng),并顯著的降低發(fā)光性能。因此,目前制備耐電子束轟擊、同時具有導(dǎo)電性能的氧化物基低壓場發(fā)射顯示器用導(dǎo)電熒光粉成為該領(lǐng)域的研究熱點。最近的研究工作表明,在低壓電子束激發(fā)下,具有特殊籠狀結(jié)構(gòu)的稀土(如Sm~(3+),Gd~(3+),Ce~(3+),Dy~(3+))摻雜七鋁酸十二鈣(12CaO·7Al_2O_3,縮寫為C12A7)的導(dǎo)電熒光粉材料,因其具有較好的導(dǎo)電和發(fā)光性能,可抵抗電子束轟擊所造成的電荷積累效應(yīng),實現(xiàn)了紅色、紫外和白光發(fā)射。然而,由于制備樣品的過程中需使用H_2作為還原氣氛,這將導(dǎo)致C12A7基導(dǎo)電熒光粉中引入籠內(nèi)OH~-基團,對稀土離子發(fā)光具有較強的猝滅作用。為了進一步提高陰極射線發(fā)光強度,如何制備不含籠中OH~-的稀土摻雜的C12A7導(dǎo)電熒光粉是目前迫切需要解決的難點問題。本文采用碳包埋半封閉式坩堝的高溫熔凝法(melt-solidification)制備了不同Sm~(3+)摻雜濃度的C12A7:x%Sm~(3+)(x=0.1,0.3,0.5,0.7,1.0)導(dǎo)電熒光粉。實驗表明:該系列樣品可觀察到位于564、601、648、709 nm四個發(fā)射峰,其分別歸屬于Sm~(3+)的~4G_(5/2)→~6H_(J/2)(J=5,7,9,11)躍遷的特征發(fā)射峰(λ_(ex)=404 nm);x=0.3%時,發(fā)光強度最大。實驗發(fā)現(xiàn),高溫熔凝法制備的C12A7:0.3%Sm~(3+)樣品中只存在困陷與籠中的電子與氧離子基團,而無困陷于籠中OH~-離子,通過漫反射吸收光譜測試可知,籠內(nèi)電子濃度為8.5×10~(19)cm~(-3)。為提升其發(fā)光性能,在225°C空氣氣氛下熱處理50分鐘后,樣品的陰極射線(CL)發(fā)光強度達到最大值。與用氫氣氣氛下制備的導(dǎo)電C12A7:Sm~(3+)樣品相比,不含籠內(nèi)OH~-的樣品具有更好的導(dǎo)電性,同時其陰極射線發(fā)光強度也增強了2-3倍,色坐標均位于(0.60,0.40)附近。同時,采用高溫熔凝法制備了不同Tb~(3+)摻雜濃度的C12A7:0.3%Sm~(3+),y%Tb~(3+)(y=0.1,0.3,0.5)導(dǎo)電熒光粉,實現(xiàn)了紅光到綠光區(qū)發(fā)射的有效調(diào)節(jié)。樣品的紅外透射光譜未出現(xiàn)3550 cm~(-1)處的吸收峰,表明該系列樣品不含困陷于籠中OH~-基團;樣品低溫(80 K)電子順磁共振光譜測試出現(xiàn)3420 Gauss的信號,同時,漫反射吸收譜測試在2.72 eV附近出現(xiàn)電子的吸收峰,表明該系列樣品具有較好的導(dǎo)電性能(籠內(nèi)電子濃度為8.8×10~(19)cm~(-3))。樣品在377 nm波長激發(fā)下,出現(xiàn)Sm~(3+)、Tb~(3+)的特征發(fā)射峰(440-460 nm范圍內(nèi)的發(fā)射峰為Tb~(3+)的~5D_3→~7F_4的躍遷;488、541、564、585、601、648、709nm處的峰分別歸屬于~5D_4→~7F_6(Tb~(3+))、~5D_4→~7F_5(Tb~(3+))、~4G_(5/2)→~6H_(5/2)(Sm~(3+))、~5D_4→~7F_4(Tb~(3+))、~4G_(5/2)→~6H_(7/2)(Sm~(3+))、~4G_(5/2)→~6H_(9/2)(Sm~(3+))和~4G_(5/2)→~6H_(11/2)(Sm~(3+))的躍遷)。隨著Tb~(3+)摻雜濃度增大,其色坐標位置實現(xiàn)從紅光到綠光區(qū)的有效調(diào)節(jié),最優(yōu)樣品C12A7:0.3%Sm~(3+),0.3%Tb~(3+)位于暖白光(0.40,0.40)位置處。此外,我們將導(dǎo)電與未導(dǎo)電的C12A7:Sm~(3+),Tb~(3+)熒光粉進行不同比例混粉測試,混粉后的樣品CL發(fā)光性能得到了提升。
【圖文】：

當(dāng)電場增大時，發(fā)射體表面的勢壘高度反而減小，寬度也隨之減小，這將導(dǎo)致逸出電子數(shù)目增加，場發(fā)射電流也將增大[16]。圖 1.1 場發(fā)射顯示器的原理示意圖1.1.2 場發(fā)射顯示器用熒光粉的現(xiàn)狀與應(yīng)用FED 具有較好的顯色性[17,18]，，這是由于三基色熒光粉的選取將直接決定色彩的顯色范圍，因此色純度是該類顯示器的重要指標之一。隨著電子束轟擊的不斷進行，熒光粉

圖 1.2 C12A7 晶體結(jié)構(gòu)圖氫氣氣氛處理時，O2-將轉(zhuǎn)化為 H-，此時制備出了 C12A7: H-材料，將內(nèi)照射，如圖所示，樣品將發(fā)生顏色的明顯改變，這是由于籠內(nèi)裝載綠色，同時出現(xiàn)位于 0.4 eV 與 2.8 eV 的吸收峰，這是電子的特征吸是，此時樣品將不再是絕緣體，而是具有良好導(dǎo)電性的材料，相關(guān)報道電子極限濃度為 1019量級，電導(dǎo)率約為 0.3S·cm-1。Hosonon 研究組報道：通過高溫熔凝方法（melt-solidification）可直接 C12A7 材料，具有操作簡潔、生產(chǎn)快速等諸多優(yōu)勢，其反應(yīng)方程式為CO(g as) O(c age) 2e(c age) CO(g as)22--+ →+獻報道指出：該方法合成的 C12A7 系列樣品電子濃度得到了一定的呈現(xiàn)數(shù)十倍的增長，由于應(yīng)用在 FED 方面的熒光粉需具備較好的導(dǎo)荷累積效應(yīng)，因此高溫熔凝方法（melt-solidification）可以有效地合C12A7: e-樣品。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O482.31;TN104.3

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本文編號：2660231