熱穩(wěn)定性已經(jīng)成為了目前制約熒光轉(zhuǎn)換白光發(fā)光二極管(LED)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸,缺陷理論和材料的結(jié)構(gòu)剛性是大多數(shù)研究者總結(jié)出來的影響熱穩(wěn)定性的因素,這對(duì)設(shè)計(jì)具有高熱穩(wěn)定性的應(yīng)用于白光LED熒光粉提供了幫助。而對(duì)于缺陷理論,內(nèi)部載流子的詳細(xì)運(yùn)動(dòng)過程暨缺陷理論下的熱穩(wěn)定性機(jī)理仍然不明確�；陔娮臃@材料中具有豐富的缺陷結(jié)構(gòu)來討論高溫條件下缺陷中載流子釋放的詳細(xì)運(yùn)動(dòng)過程,對(duì)于設(shè)計(jì)新的具有高效率的熒光粉提供理論指導(dǎo)。本文中,我們采用高溫固相法合成了幾種具有豐富缺陷態(tài)結(jié)構(gòu)的Sr_2Ga_2GeO_7:Pr~(3+)、CaAl_2O_4:Eu~(2+),Tm~(3+)、Sr_3SiO_5:Eu~(2+),Tm~(3+)熒光材料。利用稀土摻雜的不等價(jià)取代調(diào)節(jié)材料的缺陷結(jié)構(gòu)尤其是增加了缺陷的深度和濃度。基于材料中的缺陷俘獲釋放,再俘獲及在釋放的過程和一些稀土離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)材料在高溫條件下載流子的釋放過程進(jìn)行了詳細(xì)的研究,主要包括在Sr_2Ga_2GeO_7:Pr~(3+)材料中,低能光照射沒有缺陷態(tài)的參與,多聲子弛豫的過程與無輻射弛豫過程共同作用保證材料的兩個(gè)不同能級(jí)的發(fā)光保持較高的熱穩(wěn)定性。高能光照射,價(jià)間電荷遷移態(tài)(IVCT)和缺陷共同作用導(dǎo)致綠光發(fā)射猝滅而紅光發(fā)射保持零熱猝滅。通過對(duì)CaAl_2O_4:Eu~(2+),Tm~(3+)材料的缺陷態(tài)進(jìn)行重構(gòu),研究了材料內(nèi)部的缺陷的填充、熱猝滅過程及缺陷釋放過程的動(dòng)態(tài)過程。從而簡化及最終確定了深缺陷在高溫條件下釋放抑制材料的熱猝滅機(jī)理。利用研究的熱穩(wěn)定性機(jī)理,設(shè)計(jì)一種能夠在實(shí)際應(yīng)用的黃色的電子俘獲材料Sr_3SiO_5:Eu~(2+),Tm~(3+),在393 K實(shí)現(xiàn)了材料的零熱猝滅。高溫條件下深缺陷高效的填充過程對(duì)材料的零熱猝滅起作用,并且這種缺陷結(jié)構(gòu)能夠保證材料的發(fā)光處于長期穩(wěn)定狀態(tài)。利用設(shè)計(jì)的Sr_3SiO_5:Eu~(2+),Tm~(3+)熒光材料,制作了性能優(yōu)異的白光LED器件,為我們?cè)O(shè)計(jì)新的及性能優(yōu)異的多色熒光材料提供了思路。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN312.8;TQ422
【部分圖文】：

第三章新型鍺酸鹽系Sr2Ga2GeO7:Pr3+熒光粉的熱穩(wěn)定性機(jī)理研究25的衍射圖譜進(jìn)行精修，黑色的交叉線代表的是實(shí)驗(yàn)值，紅色的實(shí)線代表計(jì)算值，綠色的豎線代表的是布拉格角的位置，實(shí)驗(yàn)值和計(jì)算值的差值用藍(lán)線表示，在圖3.1(c)的底部，這條線的線條越直并且越光滑，代表的是擬合度越好。最終的精修結(jié)果是Rp=9.8%，Rwp=13.7%,χ2=1.49，進(jìn)一步說明了合成的樣品為純相。圖3.1(d)為Sr2Ga2GeO7:0.01Pr3+的313-473K原位的X射線衍射圖。隨著環(huán)境溫度的升高，晶體的相結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，只有一些少量的衍射角度的偏移，這主要是因?yàn)闇囟鹊纳邥?huì)導(dǎo)致晶胞體積的膨脹，因此，不用考慮在升溫過程中因?yàn)橄嘟Y(jié)構(gòu)改變產(chǎn)生新的缺陷。我們將幾個(gè)主要的優(yōu)勢(shì)峰做成二維平面圖，更能夠說明衍射峰的變化。圖3.1(e)為Sr2Ga2GeO7的晶胞結(jié)構(gòu)圖。晶胞結(jié)構(gòu)屬于立方向，從晶胞結(jié)構(gòu)中能夠明顯的看出Sr2+離子只有一種六配位環(huán)境。在Sr2Ga2GeO7結(jié)構(gòu)中，Ge4+離子占據(jù)Ga3+離子的位置，GaO4四面體和GeO4四面體形成了晶胞結(jié)構(gòu)的基本框架，圖3.1Sr2Ga2GeO7:Pr3+的結(jié)構(gòu)表征及相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。Fig.3.1(a)XRDpatternsand(b)thediffractionpeakat(211)inSr2Ga2GeO7:Pr3+withdifferentconcentrationsofH3BO3.(c)TheRietveldanalysisofSr2Ga2GeO7:Pr3+.(d)XRDpatternsofSr2Ga2GeO7:Pr3+asafunctionoftemperature.(e)ThecrystalstructureofSr2Ga2GeO7host.

行牡穆躺鄑⒐獯釳鴕?05nm為中心的紅色發(fā)光帶，這兩種發(fā)光分別為Pr3+離子的3P0→3H4和1D2→3H4的特征轉(zhuǎn)變。同時(shí)，我們監(jiān)控這兩個(gè)主要的發(fā)光波長，得到一系列的激發(fā)光譜，監(jiān)控兩種不同的發(fā)光波長得到的激發(fā)波長的波段是一致的。從圖中可以看出，以248nm為中心的激發(fā)帶是由于Sr2Ga2GeO7的主相吸收，而以306nm為中心的激發(fā)帶是由于Pr3+和Ge4+離子之間的價(jià)間電荷遷移態(tài)（IVCT）轉(zhuǎn)換。以443nm為中心的430-500nm范圍內(nèi)的一系列窄帶發(fā)射歸因于Pr3+離子的f-f躍遷轉(zhuǎn)變（3H4→3Pj，j=0、1和2）。圖3.2Sr2Ga2GeO7:Pr3+的光致發(fā)光和激發(fā)光譜。Fig.3.2PLEandPLspectraofSr2Ga2GeO7:Pr3+.圖3.3(a)和(b)記錄了在248和443nm激發(fā)下加入不同量H3BO3的Sr2Ga2GeO7:Pr3+的光致發(fā)光廣譜。在248和443nm光的激發(fā)下，所有的光譜都顯示了相似的峰形，他們歸屬于Pr3+離子的特性轉(zhuǎn)變。同時(shí)，隨著加入H3BO3濃度的增加，所有的發(fā)光光譜的發(fā)光強(qiáng)度也相應(yīng)提高。這主要是由于H3BO3的加入促進(jìn)了Pr3+離子在Sr2Ga2GeO7主相中占據(jù)了Sr2+離子的位置，導(dǎo)致Sr2Ga2GeO7中發(fā)光中心的數(shù)量增加。隨著H3BO3濃度的不斷增加，光致發(fā)光強(qiáng)度隨之降低。這可能是由于過多的Pr3+離子導(dǎo)致的濃度猝滅現(xiàn)象。

第三章新型鍺酸鹽系Sr2Ga2GeO7:Pr3+熒光粉的熱穩(wěn)定性機(jī)理研究27圖3.3Sr2Ga2GeO7:0.01Pr3+加入不同濃度助溶劑H3BO3后在不同激發(fā)波長下的光致發(fā)光光譜。Fig.3.3PLspectraunder(a)248nmexcitationand(b)443nmexcitationofSr2Ga2GeO7:Pr3+.同時(shí)，我們也比較了在248nm激發(fā)下Sr2Ga2GeO7:Pr3+的光致發(fā)光光譜和Sr2Ga2GeO7:Pr3+在紫外光（254和365nm）預(yù)輻照20min后記錄的長余輝發(fā)光光譜。顯然，Sr2Ga2GeO7:Pr3+的光致發(fā)光光譜與長余輝發(fā)光光譜相似，都是顯示的Pr3+離子的特征發(fā)射，這表明Sr2Ga2GeO7:Pr3+的光致發(fā)光和長余輝發(fā)光起源于同一發(fā)光中心，展示在圖3.4(a)中。圖3.4(b)給出了不同濃度H3BO3的Sr2Ga2GeO7:Pr3+的長余輝發(fā)光衰減曲線。在測(cè)試之前，先將樣品在紫外燈（254和365nm）下預(yù)照射20min，目的是為了將所有的缺陷填充完全。從圖3.4(b)可以看出來，所有的樣品都呈現(xiàn)出了長余輝發(fā)光的現(xiàn)象，只是余輝時(shí)間的不同。隨著加入H3BO3濃圖3.4Sr2Ga2GeO7:0.01Pr3+的光致發(fā)光光譜和和余輝光譜比較及余輝衰減曲線。Fig.3.4(a)PLandLPLspectrumofSr2Ga2GeO7:Pr3+phosphor;(b)PersistentdecaycurvesofSr2Ga2GeO7:Pr3+withdifferentconcentrationofH3BO3.

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王宏志;;功率型白光LED熒光粉的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2010年13期

2 畢克;林曉瓏;侯景富;張宇;;基于量子點(diǎn)熒光粉白光LED的發(fā)光特性和穩(wěn)定性研究[J];光學(xué)與光電技術(shù);2013年06期

3 張星;胡鵬;曹月斌;張海寶;李晉林;徐瑞芬;袁方利;;白光LED用高效熒光粉的制備研究進(jìn)展[J];過程工程學(xué)報(bào);2010年06期

4 袁桃利;張方輝;張思璐;;基于有機(jī)熒光材料的紅光LED光譜特性分析[J];功能材料;2016年05期

5 郭凱;王曉東;劉丹;湯晨光;徐穎;;白光LED領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)狀況分析[J];中國發(fā)明與專利;2014年12期

6 ;“低色溫LED用系列熒光材料”在常熟通過成果鑒定[J];稀土信息;2006年12期

7 林航;王波;王元生;;白光LED用熒光微晶玻璃設(shè)計(jì)制備、顯微結(jié)構(gòu)與發(fā)光特性研究進(jìn)展[J];應(yīng)用化學(xué);2016年10期

8 張其土;張樂;韓朋德;陳雁;楊浩;王麗熙;;白光LED用光轉(zhuǎn)換無機(jī)熒光粉[J];化學(xué)進(jìn)展;2011年06期

9 曹仕秀;韓濤;涂銘旌;;LED用綠色熒光粉的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年17期

10 何斌俊;;淺析LED日光燈環(huán)保節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益[J];汕頭科技;2016年Z1期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張家驊;郝振東;張霞;王笑軍;;能量傳遞與白光LED熒光材料的研究[A];第七屆全國稀土發(fā)光材料學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

2 杝隆建;李冠霖;;瀠化物

本文編號(hào)：2817861