本文關(guān)鍵詞：白光LED用單基質(zhì)單激活劑白色發(fā)光材料的合成及其性能研究

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【摘要】：單一基質(zhì)白光熒光粉將會成為一個新型的研究熱點,它可以克服藍光芯片加YAG:Ce~(3+)熒光粉紅光成分不足而顯色指偏低的問題,也可以解決紫外芯片加紅綠藍三色熒光粉比例難調(diào)控的問題。本文圍繞單基質(zhì)單激活劑實現(xiàn)白色發(fā)光的主題,開發(fā)出了兩種新型的、紫外激發(fā)的Eu~(2+)離子摻雜的白光熒光粉,并對這兩種熒光粉做LED封裝應(yīng)用。本文的的主要研究結(jié)果如下:1、采用高溫固相法成功的合成了新型的氟磷酸鹽基質(zhì)Ba_3GdNa(PO_4)_3F:Eu~(2+)系列白光熒光粉。研究結(jié)果表明,樣品的晶體結(jié)構(gòu)為六方晶相,屬于P6空間群。Ba_3GdNa(PO_4)_3F:Eu~(2+)樣品的激發(fā)光譜覆蓋260~420nm,可與紫外芯片相匹配;在365nm紫外光激發(fā)下,樣品的發(fā)射光譜覆蓋整個可見光區(qū)域,包括兩個發(fā)射帶,峰值波長分別為472nm和640nm。通過壽命測試,可以確定樣品中Eu~(2+)離子有三個不同的發(fā)光中心。Ba_(2.95)GdNa(PO_4)_3F:0.05Eu~(2+)樣品的色坐標為(0.3283,0.3011)。系統(tǒng)的研究了焙燒溫度和保溫時間對樣品發(fā)光性能的影響。研究了離子替代對樣品的晶體結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能的影響,結(jié)果表明:Ca~(2+)離子取代基質(zhì)中Ba~(2+)離子時,樣品的晶胞體積變小,但是其色坐標依舊在白光區(qū)域,適量的Ca~(2+)離子的引入可以增強發(fā)光強度;稀土元素Y~(3+)離子取代Gd~(3+)離子時,Y~(3+)離子可以完全占據(jù)基質(zhì)晶格中Gd~(3+)離子格位而形成固溶體,使得其發(fā)射光譜發(fā)生紅移;Si~(4+)離子并不能取代P5+離子格位,而是進入晶格縫隙,少量Si~(4+)離子的引入有利于提高樣品的熱穩(wěn)定性;Cl~-離子取代F-離子會對熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能產(chǎn)生非常大的影響,Cl~-離子的引入會使樣品中Ba~(2+)離子格位由三個變成兩個,發(fā)射光譜中紅光峰消失,發(fā)出光的顏色由白色變成藍綠色。2、采用高溫固相法成功的合成了新型的氮氧化物基質(zhì)Li_4SrCa(Si_2O_4N_(8/3)):Eu~(2+)系列顏色可調(diào)的熒光粉。研究結(jié)果表明,樣品的晶體結(jié)構(gòu)為正交晶形,空間群為Pbcm。在375nm紫外光激發(fā)下,樣品的發(fā)射光譜覆蓋整個可見光區(qū)域,包括兩個發(fā)射帶,峰值波長分別為430nm和578nm,對應(yīng)兩個不同的Eu~(2+)離子發(fā)光中心。兩個發(fā)光中心之間存在有效的能量傳遞,改變Eu~(2+)離子的摻雜濃度,可以實現(xiàn)發(fā)光顏色可調(diào),從藍色變化到白色再到黃色。當摻雜濃度為0.03和0.04時,可以得到白光發(fā)射,色坐標分別為(0.3387,0.3153)和(0.3537,0.3385)。Li_4SrCa(Si_2O_4N_(8/3)):Eu~(2+)系列樣品擁有良好的熱穩(wěn)定性以及顏色穩(wěn)定性。3、將Ba_(2.95)GdNa(PO_4)_3F:0.05Eu~(2+)熒光粉制作成發(fā)光薄膜,通過與370nm芯片匹配,制作成白光LED。當驅(qū)動電流為100m A時,其色坐標為(x=0.3317,y=0.3019),顯色指數(shù)為Ra=73.9,色溫CCT=6283K。將Li_4SrCa_(0.97)(Si_2O_4N_(8/3)):0.03Eu~(2+)熒光粉和375nm芯片封裝成白光LED,當驅(qū)動電流為80mA時,其色坐標為(0.3568,0.3111),顯色指數(shù)Ra=82.5,色溫為3318K,可以獲得暖白光發(fā)光。
【關(guān)鍵詞】：熒光粉 白光LED Ba_3GdNa(PO_4)_3F Li_4SrCa(Si_2O_4N_(8/3))
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN312.8
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-17
• 1 緒論17-33
• 1.1 引言17-18
• 1.2 LED簡介18-20
• 1.2.1 LED的發(fā)光原理及結(jié)構(gòu)18-19
• 1.2.2 LED的發(fā)展史19-20
• 1.2.3 LED應(yīng)用20
• 1.3 白光LED20-22
• 1.4 熒光粉22-23
• 1.4.1 熒光粉的組成22
• 1.4.2 發(fā)光原理22-23
• 1.5 LED用單基質(zhì)白光熒光粉的發(fā)展現(xiàn)狀23-31
• 1.5.1 單一激活劑體系23-26
• 1.5.2 多激活劑體系26-27
• 1.5.3 能量傳遞實現(xiàn)白光發(fā)射27-31
• 1.6 論文的研究目的、內(nèi)容及創(chuàng)新點31-33
• 1.6.1 目的31-32
• 1.6.2 內(nèi)容32
• 1.6.3 創(chuàng)新點32-33
• 2 實驗研究方法及理論分析33-38
• 2.1 實驗儀器及原料33-34
• 2.1.1 實驗儀器33
• 2.1.2 實驗原料33-34
• 2.2 樣品制備方法34-36
• 2.3 樣品表征36-38
• 2.3.1 形貌和能譜分析36
• 2.3.2 X-ray衍射36
• 2.3.3 激發(fā)光譜和發(fā)射光譜36
• 2.3.4 漫反射光譜36-37
• 2.3.5 熒光粉壽命37
• 2.3.6 CIE色坐標37-38
• 3 Ba_3GdNa(PO_4)_3F:Eu~(2+)熒光粉的合成及發(fā)光性能的研究38-66
• 3.1 引言38
• 3.2 實驗過程38-39
• 3.3 物相分析及晶體結(jié)構(gòu)39-42
• 3.4 Eu~(2+)摻雜Ba_3GdNa(PO_4)_3F熒光粉的光譜性能研究42-49
• 3.4.1 Eu~(2+)在Ba_3GdNa(PO_4)_3F基質(zhì)中的取代位置42-43
• 3.4.2 Ba_(2.97)GdNa(PO_4)_3F:0.03Eu~(2+)的發(fā)光特性43-45
• 3.4.3 Ba_(3-x)GdNa(PO_4)_3F:xEu~(2+)的發(fā)光特性45-47
• 3.4.4 Ba_(3-x)GdNa(PO_4)_3F:xEu~(2+)漫反射光譜47
• 3.4.5 Ba_(3-x)GdNa(PO_4)_3F:xEu~(2+)的色坐標47-48
• 3.4.6 Ba_(2.95)GdNa(PO_4)_3F:0.05Eu~(2+)熱穩(wěn)定性分析48-49
• 3.5 制備工藝對Ba_(2.95)GdNa(PO_4)_3F:0.05Eu~(2+)的發(fā)光性能的影響49-53
• 3.5.1 燒結(jié)溫度對Ba_(2.95)GdNa(PO_4)_3F:0.05Eu~(2+)發(fā)光性能的影響49-52
• 3.5.2 保溫時間對Ba_(2.95)GdNa(PO_4)_3F:0.05Eu~(2+)發(fā)光性能的影響52-53
• 3.6 部分離子替代對Ba_(2.95)GdNa(PO_4)_3F:0.05Eu~(2+)的發(fā)光性能的影響53-64
• 3.6.1 Ba_(2.95-x)GdNa(PO_4)_3F:0.05Eu~(2+), xCa~(2+)發(fā)光性能研究53-56
• 3.6.2 Ba_(2.95)Gd_(1-x)Na(PO_4)_3F:0.05Eu~(2+), xY3+發(fā)光性能研究56-60
• 3.6.3 Ba_(2.95)GdNa_(1+x)(PO_4)_(3-x)(SiO_4)xF:0.05Eu~(2+)發(fā)光性能研究60-62
• 3.6.4 Ba_(2.95)GdNa(PO_4)_3F_(1-x)Cl_x:0.05Eu~(2+)發(fā)光性能研究62-64
• 3.7 本章小結(jié)64-66
• 4 Li_4SrCa(Si_2O_4N_(8/3)):Eu~(2+)熒光粉的合成及發(fā)光性能研究66-80
• 4.1 引言66
• 4.2 實驗過程66-67
• 4.3 物相分析及晶體結(jié)構(gòu)67-70
• 4.4 Eu~(2+)摻雜Li_4SrCa(Si_2O_4N_(8/3))熒光粉的光譜性能研究70-79
• 4.4.1 Li_4SrCa_(0.96)(Si_2O_4N_(8/3)):0.04Eu~(2+)的發(fā)光特性70-73
• 4.4.2 Li_4SrCa_(1-x)(Si_2O_4N_(8/3)):xEu~(2+)的發(fā)光特性73-76
• 4.4.3 漫反射光譜76-77
• 4.4.4 Li_4SrCa_(1-x)(Si_2O_4N_(8/3)):xEu~(2+)的色坐標77-78
• 4.4.5 Li_4SrCa(Si_2O_4N_(8/3)):Eu~(2+)的熱穩(wěn)定性分析78-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 5 發(fā)光薄膜的制備及LED的封裝80-84
• 5.1 引言80
• 5.2 試驗過程80
• 5.2.1 發(fā)光薄膜的制備80
• 5.2.2 白光LED的封裝80
• 5.3 結(jié)果及討論80-83
• 5.3.1 發(fā)光薄膜光譜特性的研究80-82
• 5.3.2 白光LED光譜特性的研究82-83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 6 結(jié)論與展望84-86
• 6.1 結(jié)論84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻86-93
• 作者簡歷93

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