近年來,白色發(fā)光二極管（W-LED）憑借效率高,綠色環(huán)保等優(yōu)點被視為理想的照明光源。熒光粉作為W-LED的重要組成部分,極大地影響著W-LED的性能。目前市場上常用的綠色熒光粉主要是β-Sialon:Eu²⁺,Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺以及Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce³⁺。盡管部分綠色熒光粉已經(jīng)商用化,但綠色熒光粉依舊存在著種類匱乏、制備工藝復雜、色純度較低、熱穩(wěn)定性較差等諸多問題。因此迫切需要開發(fā)一種新型高效、熱穩(wěn)定性能優(yōu)異的綠色熒光粉。本文主要針對上述存在問題,設計并首次合成用于W-LED的新型石榴石結(jié)構(gòu)綠色熒光粉Ca₂MHf₂（AlO₄）₃:Ce³⁺（M=Y,Gd,La）,并系統(tǒng)研究了其發(fā)光性能及相關(guān)機理,具體工作如下:（1）采用高溫固相法合成了Ca<... 

【文章來源】：渤海大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

白色發(fā)光二極管構(gòu)造圖

渤海大學碩士學位論文3國廣泛關(guān)注，如我國成立的“國家半導體照明工程項目”國家級計劃、美國的“固態(tài)照明國家研究項目”計劃、日本的《21世紀照明技術(shù)》計劃、歐盟的“彩虹”計劃等[12]。2014年，赤崎勇、天野浩和中村修二三位科學家因發(fā)明“高亮度藍色發(fā)光二極管”被國際諾貝爾獎委員會授予諾貝爾物理學獎。1.2.2白光LED主要實現(xiàn)方式目前制備W-LED主要有以下兩種方式：（1）通過藍光GaN芯片涂覆釔鋁石榴石黃色熒光粉（YAG：Ce3+）制備W-LED[13]，如圖1-2（a）所示。這種技術(shù)手段缺點是由于黃色熒光粉YAG：Ce3+自身缺乏紅光成分從而導致其具有較差的顯色指數(shù)（Ra<80）以及較高的色溫（CCT>7750K），得到的白光也更趨近于冷白光[14]。圖1-2（a）藍色芯片與黃色熒光粉復合獲得白光示意圖；（b）（近）紫外芯片與三基色熒光粉復合獲得白光示意圖Figure1-2(a)Schematicdiagramofwhitelightobtainedbycombiningbluechipandyellowphosphorand(b)Schematicdiagramofwhitelightobtainedby(n)UVchipandthreeprimarycolorphosphor.（2）采用近紫外（380~410nm）或紫外（370~380nm）的LED芯片作為激發(fā)源，與商用紅綠藍三色熒光粉組合從而制備W-LED[15]，如圖1-2（b）所示。（近）紫外芯片與三基色熒光粉復合獲得的白光顏色相比較于第一種方式更加容易控制，顯色指數(shù)也相對較高，且由于紫外光的能量比藍光高，可激發(fā)的熒光粉種類更多。但是由于

白光LED用石榴石結(jié)構(gòu)熒光粉Ca2MHf2(AlO4)3:Ce3+(M=Y,Gd,La)的制備及其發(fā)光性能研究4（近）紫外芯片目前工作效率偏低，從而導致使用（近）紫外芯片與紅綠藍三基色熒光粉組合制備得到的W-LED工作效率偏低[16]，不過隨著（近）紫外芯片技術(shù)的日益成熟，（近）紫外芯片與紅綠藍三基色熒光粉制備W-LED這種技術(shù)手段的重要性將會逐漸顯現(xiàn)出來。1.3稀土離子發(fā)光理論1.3.1稀土元素簡介如圖1-3所示是最新版元素周期表，表中有兩行十分注目，分別為鑭系元素（57-71）和錒系元素（89-103），憑借其獨特的外層電子構(gòu)型，鑭系元素和錒系元素在光電磁等諸多領域大放異彩。考慮到錒系元素和鑭系元素中钷（Pm）均是放射性元素因此不做過多研究，目前研究領域僅限于鑭系元素中非放射性元素。具體說來，即鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、鐿（Yb）和镥（Lu）。因此，人們通常把這14種元素統(tǒng)稱為稀土元素（RareEarth），簡稱為稀土（RE或R）[17]。稀土元素的內(nèi)層4f軌道在原子序數(shù)增加時被電子填充，與此同時這些填充后的4f電子被最外層的5s2和5p6電子屏蔽，正是由于這種特殊的電子結(jié)構(gòu)，為稀土元素內(nèi)層電子在不同能級間躍遷奠定了基礎，也為其在光學領域充當激活劑離子提供了可能[18]。圖1-3元素周期表Figure1-3Periodictable.

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