本文關(guān)鍵詞：稀土離子摻雜的LED發(fā)光玻璃的制備及性能研究

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【摘要】：發(fā)光二極管(Light emitting diode,LED)具有壽命長、效率高、抗惡劣環(huán)境、光譜范圍寬、環(huán)保無污染、節(jié)能安全、顯色性好等優(yōu)點(diǎn),深受人們的重視,被視為21世紀(jì)的綠色照明光源。目前已經(jīng)商業(yè)化的白光LED主要由藍(lán)光LED芯片和可被藍(lán)光有效激發(fā)的發(fā)黃光的YAG:Ce熒光粉組合而成。這種LED具有價格低,亮度高等優(yōu)點(diǎn)。但是存在顯色性偏低,熒光粉涂敷均勻性差,熒光粉發(fā)光亮度隨著LED器件溫度上升而下降等缺點(diǎn)。與白光LED中使用的熒光粉材料相比,發(fā)光玻璃具有良好的均勻性、透明度高、易于加工成各種形狀、可以與半導(dǎo)體芯片直接封裝而不需要環(huán)氧樹脂、生產(chǎn)成本低、具有較高的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。本文主要研究了LED用發(fā)光玻璃。氧氟化物玻璃既具有氧化物玻璃的高化學(xué)穩(wěn)定性和高機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn),又具有氟化物玻璃低聲子能量的優(yōu)點(diǎn),能夠有效地提高稀土離子的發(fā)光強(qiáng)度。硼鋁硅酸鹽玻璃具有合成溫度低,透過率高,熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn),能夠提高稀土離子的溶解度。本文選用氧氟化物硼硅酸鹽玻璃和硼鋁硅酸鹽玻璃作為玻璃基質(zhì)材料,采用熔融冷卻法制備了一些列Ce-Dy離子和Ce-Dy-Eu離子摻雜的發(fā)光玻璃。采用X射線衍射(XRD)、吸收光譜、發(fā)射光譜、激發(fā)光譜、紅外光譜、色坐標(biāo)和色溫對玻璃進(jìn)行研究。結(jié)果表明:對于Ce~(3+)離子單摻和Ce~(3+)-Dy~(3+)離子共摻的氧氟化物硼硅酸鹽玻璃,增大激發(fā)波長(298 nm→350 nm),增加Ce~(3+)離子的濃度,減少玻璃基質(zhì)中B_2O_3和Al_2O_3的含量,可以使Ce~(3+)離子的吸收光譜和發(fā)射光譜發(fā)生紅移。在Ce-Dy-Eu摻雜的硼鋁硅酸鹽玻璃和氧氟化物硼硅酸鹽玻璃中,部分Eu~(3+)離子轉(zhuǎn)化成Eu~(2+)離子,隨著玻璃基質(zhì)光學(xué)堿度的減小,Eu~(3+)向Eu~(2+)的轉(zhuǎn)化程度增加;隨著激發(fā)波長的增大(350 nm→395 nm),玻璃基質(zhì)中B_2O_3/SiO_2和Al_2O_3/SiO_2比率的增大和玻璃基質(zhì)中CaF2晶體的析出,Ce~(3+)離子的發(fā)射帶向低能量方向移動,同時,玻璃基質(zhì)中CaF2晶體的析出可以大大提高發(fā)射光譜的相對強(qiáng)度。Ce~(3+)、Dy~(3+)、Eu~(3+)和Eu~(2+)離子之間存在Ce~(3+)→Dy~(3+)、Ce~(3+)→Eu~(3+)、Ce~(3+)→Eu~(2+)、Eu~(2+)→Dy~(3+)、Eu~(2+)→Eu~(3+)有效能量傳遞。激發(fā)波長、玻璃基質(zhì)組成、玻璃基質(zhì)中有無晶體析出等均影響發(fā)光玻璃色坐標(biāo)和色溫。在Ce-Dy/Ce-Dy-Eu離子共摻雜的氟氧化物硼硅酸鹽玻璃和Ce-Dy-Eu摻雜的硼鋁硅酸鹽玻璃中均得到了非常接近純白光(x=0.33,y=0.33)的色坐標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：LED 稀土離子 發(fā)光玻璃
【學(xué)位授予單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ171.73
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 引言12-13
• 1.2 玻璃與發(fā)光玻璃概述13-17
• 1.2.1 玻璃的定義與通性13
• 1.2.2 發(fā)光玻璃概述13-14
• 1.2.3 LED發(fā)光玻璃在國外的研究進(jìn)展14-15
• 1.2.4 LED發(fā)光玻璃在國內(nèi)的研究進(jìn)展15-17
• 1.3 稀土離子的光譜特征17-20
• 1.3.1 稀土元素和離子的電子組態(tài)17-18
• 1.3.2 稀土離子的f-f躍遷和f-d躍遷18-19
• 1.3.3 稀土離子間的能量傳遞19-20
• 1.4 白光LED20-22
• 1.4.1 白光LED簡介20-21
• 1.4.2 商業(yè)化的白光LED及其缺點(diǎn)21-22
• 1.5 本課題的研究意義及內(nèi)容22-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及測試方法24-28
• 2.1 原料與設(shè)備24-25
• 2.2 性能與結(jié)構(gòu)表征手段25-28
• 2.2.1 X射線衍射25
• 2.2.2 紫外-可見吸收光譜25
• 2.2.3 激發(fā)和發(fā)射光譜25
• 2.2.4 紅外光譜25
• 2.2.5 色坐標(biāo)25-26
• 2.2.6 色溫26-28
• 第3章 Ce/Dy摻雜的氟氧化物硼硅酸鹽玻璃28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)28-29
• 3.3 結(jié)果與討論29-39
• 3.3.1 X射線衍射29-30
• 3.3.2 吸收光譜30
• 3.3.3 激發(fā)和發(fā)射光譜30-37
• 3.3.4 紅外光譜37-38
• 3.3.5 色坐標(biāo)38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 Ce/Dy/Eu摻雜的氧氟化物硼鋁硅酸鹽玻璃40-52
• 4.1 引言40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)40-41
• 4.3 結(jié)果與討論41-51
• 4.3.1 吸收光譜41-47
• 4.3.2 X射線衍射47-48
• 4.3.3 紅外光譜48-49
• 4.3.4 色坐標(biāo)和色溫49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 Ce/Dy/Eu摻雜的硼鋁硅酸鹽玻璃52-64
• 5.1 引言52
• 5.2 實(shí)驗(yàn)52-53
• 5.3 結(jié)果與討論53-62
• 5.3.1 X射線衍射53-54
• 5.3.2 激發(fā)和發(fā)射光譜54-60
• 5.3.3 色坐標(biāo)60-62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 第6章 總結(jié)64-66
• 參考文獻(xiàn)66-76
• 致謝76-78
• 在學(xué)期間主要科研成果78

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：1051251