【摘要】：白光發(fā)光二極管(WLED)是一種固態(tài)的照明和顯示光源,具有高效率、低耗能、長壽命、環(huán)境友好、體積小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點,因此應用前景巨大。與藍光LED和三色基LED相比,紫外光激發(fā)的LED顏色可以控制,均勻度更加好。發(fā)光材料的性能對紫外LED起著關鍵的作用,尋找合適的紫外光LED用熒光粉也就尤為必要。硼酸鹽因其合成溫度較低、顯色性好、光衰減率小、發(fā)光效率高、合成過程相對簡單、化學性質穩(wěn)定等優(yōu)點,而成為熒光材料研究的熱點,研究并開發(fā)具有應用前景的各類硼酸鹽基白光LED用熒光粉也就顯得尤為重要。本文通過高溫固相法合成Sr_5MgLa_2(BO_3)_6和硼酸鋁基白光LED用熒光粉,探討熒光材料的晶格結構和發(fā)光性能,并對樣品的結構和組成進行優(yōu)化來調控發(fā)光性能,探討其應用的可行性。論文第一章簡述白光LED的研究現(xiàn)狀、光致發(fā)光材料及發(fā)光機理、硼酸鹽的結構特點和論文的研究內容;第二章介紹實驗的方法和樣品的表征手段;第六章為全文總結;第三章至第五章為論文的重點,分別探討了三個體系的發(fā)光性能,其研究內容為:第三章用高溫固相法合成單摻Sr_5MgLa_2(BO_3)_6:RE(RE=Eu~(3+),Dy~(3+),Tb~(3+),Sm~(3+),Bi~(3+),Ce~(3+),Pr~(3+),Tm~(3+))熒光粉,用X射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)來表征所合成樣品的形貌和結構,再利用激發(fā)和發(fā)射光譜分析其發(fā)光性能,根據(jù)發(fā)射光譜做出CIE圖表征其所發(fā)光的顏色。結果顯示:合成的樣品均為純相,每種激活離子都進入到了基質中并產生相應的特征發(fā)光,其中Dy~(3+)為白光發(fā)射,Eu~(3+)、Sm~(3+)、Pr~(3+)為紅光發(fā)射,Bi~(3+)、Ce~(3+)、Tm~(3+)為紫光發(fā)射,Tb~(3+)為綠光發(fā)射。第四章用高溫固相法合成各種激活離子共摻Sr_5MgLa_2(BO_3)_6熒光粉,包括Sr_5MgLa_(2-x-y)(BO_3)_6:xBi~(3+),yM(M=Eu~(3+),Y~(3+))(0≤x,y≤1)、Sr_5MgLa_(2-x-y)(BO_3)_6:xEu~(3+),yDy~(3+)、Sr_5MgLa_(2-x-y)(BO_3)_6:xTb~(3+),ySm~(3+)、Sr_5MgLa_(2-x-y)(BO_3)_6:xBi~(3+),ySm~(3+)、Sr_5Mg_(1-x)La_(2-y)(BO_3)_6:xMn~(2+),yCe~(3+)等體系,其中,Sr_5MgLa_(2-x-y)(BO_3)_6:xBi~(3+),yM(M=Eu~(3+),Y~(3+))(0≤x,y≤1)樣品在340 nm光激發(fā)下,單摻Bi~(3+)的最強發(fā)射峰在431 nm處,發(fā)藍光,摻雜濃度為x=0.1時樣品發(fā)光強度最大;Bi~(3+)和Y~(3+)共摻時,Bi~(3+)的發(fā)光強度顯著提高,且激發(fā)峰發(fā)生紅移;Bi~(3+)和Eu~(3+)共摻時,在340 nm和396 nm光激發(fā)下,均產生434 nm和614 nm的發(fā)射峰,分別歸屬于Bi~(3+)的~3P_1→~1S_0躍遷和Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2躍遷。通過調控Sr_5MgLa_(2-x-y)(BO_3)_6:xEu~(3+),yDy~(3+)樣品中Dy~(3+)和Eu~(3+)摻雜濃度的比率,可以有效調節(jié)樣品的色度坐標,加入Eu~(3+)能提高熒光粉中的紅色成分。在Sr_5MgLa_(2-x-y)(BO_3)_6:xTb~(3+),ySm~(3+)體系中,Tb~(3+)的加入對Sm~(3+)的發(fā)光有敏化作用,并能夠實現(xiàn)從綠光到紅光之間的顏色調控。在Sr_5MgLa_(2-x-y)(BO_3)_6:xBi~(3+),ySm~(3+)體系中,Bi~(3+)對Sm~(3+)的發(fā)光有敏化作用,使發(fā)光顏色可以調控。對于Sr_5Mg_(1-x)La_(2-y)(BO_3)_6:xMn~(2+),yCe~(3+)熒光體系,固定Ce~(3+)的濃度,改變Mn~(2+)的濃度,434 nm處的發(fā)射峰隨著Mn~(2+)濃度的增加而降低,說明從Ce~(3+)到Mn~(2+)之間發(fā)生了能量傳遞。第五章利用高溫固相法合成稀土離子摻雜硼酸鋁基質熒光粉Al_(4-x)M_xB_2O_9和Al_(18-x)8-x M_xB_4O_(33)(M=Eu、Tb、Dy)。稀土離子少量摻雜對基質Al_(18)B_4O_(33)或Al_4B_2O_9的結構影響不大,但不同合成溫度則得到不同結構的發(fā)光材料。在900℃得到Al_4B_2O_9物相,1200℃~1300℃范圍得到Al_(18)B_4O_(33)物相,1000℃~1100℃范圍得到兩者的混合相。在兩種硼酸鋁基質中,激活離子均表現(xiàn)出相應的特征發(fā)射,且樣品Al_(18-x)M_xB_4O_(33)的發(fā)光強度明顯小于Al_(4-x)M_xB_2O_9(M=Eu、Tb、Dy)。
【圖文】：

日常生活中的發(fā)光材料大多為固體材料，，且絕大部分為無機化合物，能夠收外界不同形式的能量，并以光輻射的形式發(fā)射出來。這種吸收外界能量的過被稱為激發(fā)。按照激發(fā)形式的不同，發(fā)光材料大致可分為：①電致發(fā)光材料；②光致光材料；③化學或生物發(fā)光材料；④熱釋發(fā)光材料；⑤放射線發(fā)光材料；⑥陰射線發(fā)光；⑦聲致發(fā)光；⑧力致發(fā)光。無機化合物發(fā)光材料一般是以無機離子作為發(fā)光中心，根據(jù)發(fā)光中心的型可以分為：①稀土離子發(fā)光材料；②過渡金屬發(fā)光材料，比如 Mn2+，Mn4+發(fā)光材料按用途分類為：①低壓汞燈用發(fā)光材料；②LED 用熒光材料；PDP（等離子顯示板）用熒光材料。1.2.2 光致發(fā)光機理

圖 1-2 CIE 色度坐標圖研究內容及意義遍的白光發(fā)射 LEDs 燈是結合藍光發(fā)射 InGaN 芯如 Y3Al5O12: Ce3+熒光粉[24]。這種光源能提供高范圍內的強烈光譜發(fā)射，從另一方面來講，由溫高而且顯色指數(shù)（CRI）低，所以不能應用到另外一種可供選擇的能夠產生高顯色指數(shù)暖白光、綠、紅三色熒光粉，這種方式制作的的 LED顯色指數(shù)。然而這種方法的缺點是紅光和綠光發(fā)損耗，所以很多團隊試圖發(fā)展單相白光發(fā)射熒
【學位授予單位】：廣西師范學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ422;TN312.8

【參考文獻】

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本文編號：2671929