【摘要】：在當(dāng)前能源短缺和節(jié)能減排的大趨勢下,低能耗光源已成為研究熱點(diǎn)。白光LED(light emitting diode)因其具有壽命長、效率高、能耗低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而正在逐步替代傳統(tǒng)照明成為新一代綠色光源。目前,商業(yè)化白光LED的實(shí)現(xiàn)方法有兩種。一是通過InGaN基藍(lán)光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉(YAG:Ce~(3+))得到黃光,并與未被完全吸收的藍(lán)光組合成白光。另一種方法是使用近紫外LED芯片激發(fā)三基色熒光粉得到紅、綠、藍(lán)三種顏色的光組合成白光。第一種方法獲得的白光中缺少紅光成分,導(dǎo)致光源的顯色指數(shù)過低。第二種方法獲得的白光顯色指數(shù)較高,但目前使用的紅色熒光粉Y_2O_3:Eu~(3+)由于基質(zhì)和激活劑全部由稀土氧化物組成,價格昂貴。因而,新型低成本高效穩(wěn)定紅色熒光粉的研發(fā)是當(dāng)下研究重點(diǎn)。此外,三基色熒光粉中的紅粉對藍(lán)粉發(fā)出的藍(lán)光有較強(qiáng)的重吸收導(dǎo)致能量效率比較低。無論是藍(lán)光LED和黃色熒光粉組合的白光,還是三基色熒光粉組合的白光都會有色漂移的情況(器件長時間工作產(chǎn)生的高溫改變?nèi)南鄬?qiáng)度,從而改變發(fā)光顏色)。解決色漂移的有效辦法是只用一種發(fā)光材料就能實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。因此,單一基質(zhì)白光發(fā)射發(fā)光材料是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。一部分無機(jī)發(fā)光材料的發(fā)光還具備長余輝特性。此類材料在生物成像、醫(yī)療診斷等方面展現(xiàn)出巨大的潛力。但是,人們對于長余輝的產(chǎn)生機(jī)理尚未完全理解,余輝性能(強(qiáng)度和時間)的提升還存留很大空間。由于發(fā)光材料的性能對溫度的敏感特性,基于無機(jī)發(fā)光材料的溫度傳感器也正在不斷被探索,這也是無機(jī)發(fā)光材料未來的一個重點(diǎn)研究方向。發(fā)光調(diào)節(jié)技術(shù)一直是優(yōu)化發(fā)光性能的重要方法,但是調(diào)控方法不健全,調(diào)控機(jī)理研究仍不夠透徹。本文選擇幾種鎵鍺酸鹽作為研究對象,即Sr_2Ga_3LaGe_3O_(14),La_2MgGeO_6和Sr_2MgGe_2O_7。首先,制備并研究了Sr_2Ga_3LaGe_3O_(14)和Sr_2Ga_3LaGe_3O_(14):Dy~(3+)單一基質(zhì)白光發(fā)射發(fā)光材料,也研究基于Sr_2Ga_3LaGe_3O_(14)的Eu~(3+)摻雜深紅色發(fā)光材料。另外,制備并研究了La_2MgGeO_6:Cr~(3+)近紅外長余輝發(fā)光材料性能及其缺陷來源。探索了La_2MgGeO_6:Bi~(3+),Sm~(3+)發(fā)光材料在顏色-溫度指示劑上的應(yīng)用潛力。最后,通過原子替代法研究了鍺酸鹽發(fā)光材料Sr_2MgGe_2O_7:Pb~(2+)和鋁酸鹽Sr_2MgAl_(22)O_(36):Eu~(2+)材料結(jié)構(gòu)變化對發(fā)光性能的影響。取得研究進(jìn)展如下:1.采用高溫固相反應(yīng)法合成了Sr_2Ga_3LaGe_3O_(14),Sr_2Ga_3LaGe_3O_(14):Dy~(3+)。該基質(zhì)在紫外激發(fā)下能發(fā)射寬帶藍(lán)白光,激發(fā)光譜是200-300 nm區(qū)域的窄帶,這歸因于Ga~(3+)-O~(2-)電荷遷移躍遷吸收。Sr_2Ga_3LaGe_3O_(14):Dy~(3+)發(fā)光材料中的Dy~(3+)不能被基質(zhì)敏化。Dy~(3+)表現(xiàn)出白光發(fā)射,Dy~(3+)的淬滅濃度在0.06,多級相互作用是其主要淬滅機(jī)制。2.采用高溫固相反應(yīng)法合成了Sr_2Ga_3LaGe_3O_(14):Eu~(3+)深紅色發(fā)光材料。該材料可以被紫外(Eu~(3+)-O~(2-)電荷遷移)和近紫外光有效激發(fā)。Eu~(3+)離子沒有發(fā)生濃度淬滅直到全部取代La~(3+)離子。3.采用高溫固相反應(yīng)法合成了La_2MgGeO_6:Cr~(3+)近紅外長余輝材料,并通過共摻雜Dy~(3+)和Sm~(3+)優(yōu)化了其余輝性能,余輝時長可達(dá)數(shù)十分鐘。熱釋光譜表明該材料存在兩種陷阱,一種來源于基質(zhì)本身,一種源于引入的離子。4.采用高溫固相反應(yīng)法合成了La_2MgGeO_6:Bi~(3+),Sm~(3+)發(fā)光材料。并研究了其發(fā)光顏色與溫度的對應(yīng)關(guān)系,表現(xiàn)出其在顏色-溫度指示劑上應(yīng)用的巨大潛力。5.研究了Pb~(2+)摻雜鍺酸鹽Sr_2MgGe_2O_7和Eu~(2+)摻雜的鋁酸鹽Sr_2MgAl_(22)O_(36)在原子替代法下(這里用Ba替代Sr),材料成分變化對發(fā)光性能的影響。
【圖文】：

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文德拜-謝樂（Debye-Scherrer）公式[48]（3.1） =K cos （Scherrer 常數(shù)，這里取值 0.9，λ 為 X 射線的波長，這里是 0.15406 nm，高寬，θ 為衍射角，D 為晶粒垂直于晶面方向的平均厚度（nm）。經(jīng)過樣品的平均晶粒尺寸為 24.85 nm.

14的自發(fā)光現(xiàn)象圖3-3展示了基質(zhì)自發(fā)光的光譜。在260 nm的紫外光激發(fā)下的發(fā)射光譜呈現(xiàn)出300-650 nm的一條寬帶，在430 nm監(jiān)測下的激發(fā)光譜呈現(xiàn)230-300 nm的一條窄帶。這種藍(lán)白光發(fā)射材料制備簡單，，無稀土元素，實(shí)現(xiàn)了單一基質(zhì)發(fā)光。然而這種白光的色溫很高，顯色指數(shù)低，尚不能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。圖3-3 基質(zhì)Sr2Ga3LaGe3O14的激發(fā)和發(fā)射光譜Figure 3-3 PL and PLE spectra of Sr2Ga3LaGe3O14
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ422

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本文編號：2697317