隨著世界范圍內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展,能源問題成為一項重要的議題。因此,發(fā)展節(jié)能環(huán)保器件,走可持續(xù)發(fā)展道路乃當務(wù)之急。在照明顯示領(lǐng)域,白光LED因為其效率高,使用壽命長,耗能少等優(yōu)勢對節(jié)能環(huán)保做出了突出貢獻,因此,發(fā)展新型的能應(yīng)用于白光LED燈的熒光粉引起了科研工作者的探索興趣。本論文主要以硅酸鹽為基質(zhì),具體研究了 Ca2(Si1-xPx)O4:Eu2+橘紅色熒光粉以及Ca2SiO4:Ce3+,Ga3+黃色熒光粉的發(fā)光性質(zhì)以及發(fā)光原理,并探索了其在白光LED應(yīng)用方面的意義。本篇論文一共分為四個章節(jié):第一章節(jié)為緒論,概述了照明技術(shù)的發(fā)展過程,LED白光技術(shù),熒光粉的發(fā)光機理,常見熒光粉的分類及合成方法,并且規(guī)劃了本論文的研究內(nèi)容及思路。第二章節(jié)詳述了Ca2SiO4:Ce3+,Ga3+黃色熒光粉的合成制備,發(fā)光性質(zhì)及發(fā)光原理。通過分別共摻GaN和Ga2O3作為Ga3+的來源,以穩(wěn)定硅酸鈣的γ相,實現(xiàn)Ca2SiO4的β→γ相的轉(zhuǎn)變,XRD測試結(jié)果直觀的證明了相轉(zhuǎn)變的發(fā)生。燒結(jié)得到的熒光粉呈現(xiàn)粉末狀,不需要額外研磨,主要得益于相變過程中晶胞體積及晶角的變化,SEM測試對比了 β和γ相熒光粉的形貌,兩相的顆粒大小對比明顯。由于離子半徑大小的關(guān)系,Ce3+取代Ca2+的位置,而Ga3+占據(jù)Si4+的位置,我們建立了γ-Ca2SiO4的晶體結(jié)構(gòu),深入探討了β→γ相轉(zhuǎn)變的機理。制備的熒光粉能被藍光450nm有效激發(fā),呈現(xiàn)寬譜發(fā)射,相比于商業(yè)YAG黃粉,光譜范圍更廣且波峰出現(xiàn)一定的紅移。我們還對樣品的熱穩(wěn)定性做了系統(tǒng)性的探究,結(jié)果表明在最佳摻雜含量下,以 GaN 作為 Ga3+源的樣品 γ-(Ca0.995Ce0.005)2Si0.9925Ga0.0075O4-δNδ在150℃時強度依然是常溫時的76%,具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。第三章節(jié)介紹了Ca2(Si1-xPx)O4:Eu2+熒光粉的合成制備以及發(fā)光性質(zhì)。在α'L-Ca2SiO4中,Ca2+由兩個位置可供Eu2+占據(jù),兩個位置配位環(huán)境以及配位多面體體積大小不同。我們使用了液相溶膠凝膠法進行樣品的制備,并且合成了一種水溶性的硅源(丙二醇改性正硅酸四乙酯),為了使Eu2+盡可能的進入比較小的Ca(2)位點,采用共摻P5+取代Si4+的策略,由于P5+的離子半徑比Si4+的小,可以擴大Ca(2)位置配位多面體體積,增大Eu2+進入的概率。XRD測試表明離子的摻入并沒有使得相發(fā)生轉(zhuǎn)變,所合成的熒光粉能在近紫外有效激發(fā),發(fā)射光譜呈現(xiàn)寬譜發(fā)射,發(fā)射譜涵蓋500-750nm范圍,并且在654nm和554nm處各出現(xiàn)一個發(fā)射峰,與商業(yè)YAG粉相比,能明顯提高白光LED的顯色指數(shù)。第四章節(jié)對論文做了總結(jié),指出了研究工作中出現(xiàn)的一些問題和不足,并對可能進一步改善提高的部分做出了說明。
【學位單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ422
【部分圖文】：

＾上是電磁波，電磁學理論指出，空間中同相位的電場和磁場交場和磁場，并且以波動的方式向空間進行擴展，產(chǎn)生電磁波。分類，電磁波包括：Ｙ射線，Ｘ射線，紫外線，可見光，近紅波等。［６１在我們生活的角落里，到處充斥著電磁波，但是人類知到整個電磁波段中屬于可見光的那一部分，波長分布在４００－波長又被劃分為紫，藍，綠，黃，橙，紅等顏色，肉眼可識別同波長的光對眼睛的感光神經(jīng)刺激程度不一樣。??８?８?§?Ｉ??

在晶體場使得禁阻的４ｆ－４ｆ躍遷部分解禁，可以實現(xiàn)能級的躍遷。４ｆ－４ｆ躍遷受到??外層電子屏蔽，因此受基質(zhì)晶體場影響較小，其對應(yīng)的發(fā)射譜一般為線狀譜。如??Ｅｕ３＋和Ｍｎ４＋。［２５％如圖１．２為ＹＶ０４：Ｄｙ３＋熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。最外層電子??構(gòu)型為４１＾５（１的稀土離子可以發(fā)生ｆ－ｄ躍遷，電子在最外層５ｄ和內(nèi)層４ｆ電子層??之間發(fā)生躍遷，由于５ｄ電子層裸露于外，因此容易受到基質(zhì)晶體場強度的影響，??通過調(diào)控基質(zhì)可以改變晶體場強大小，從而為熒光粉發(fā)光的調(diào)控提供了便利。例??如：Ｅｕ２＋和Ｃｅ３＋。［３７－４３］如圖１．４為Ｃａ２Ｓｉ０４：Ｃｅ３＋的激發(fā)和發(fā)射光譜。［４４】??ＰＶ?ｅ?Ｅ，Ｉ、??ｉ?Ｗｈ?，，．??４００?４５０?５００?５５０?６００?６５０?７００?７５０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．２ＹＶ０４：Ｄｙ３＋熒光粉特征激發(fā)和發(fā)射光譜??（ａ）??Ｘｐｍ＝４３４ｎｍ?Ｘｅｘ＝３５４ｎｍ??■??ｉ?ｉ?＇?ｉ?＇?ｉ?１?ｉ?？?ｉ?ｊ?ｉ?■?ｌ??２００?２５０?３００?３５０?４００?４５０?５００?５５０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．３Ｃａ２Ｓｉ０４：Ｃｅ３＋的激發(fā)和發(fā)射光譜??熒光粉的發(fā)光一般經(jīng)歷三個階段：（ｉ）稀土發(fā)光離子吸收能量，電子從基態(tài)??被激發(fā)到激發(fā)態(tài)；（２）能量弛豫過程，電子躍遷到最低激發(fā)態(tài)；（３）發(fā)光離子電??

在晶體場使得禁阻的４ｆ－４ｆ躍遷部分解禁，可以實現(xiàn)能級的躍遷。４ｆ－４ｆ躍遷受到??外層電子屏蔽，因此受基質(zhì)晶體場影響較小，其對應(yīng)的發(fā)射譜一般為線狀譜。如??Ｅｕ３＋和Ｍｎ４＋。［２５％如圖１．２為ＹＶ０４：Ｄｙ３＋熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。最外層電子??構(gòu)型為４１＾５（１的稀土離子可以發(fā)生ｆ－ｄ躍遷，電子在最外層５ｄ和內(nèi)層４ｆ電子層??之間發(fā)生躍遷，由于５ｄ電子層裸露于外，因此容易受到基質(zhì)晶體場強度的影響，??通過調(diào)控基質(zhì)可以改變晶體場強大小，從而為熒光粉發(fā)光的調(diào)控提供了便利。例??如：Ｅｕ２＋和Ｃｅ３＋。［３７－４３］如圖１．４為Ｃａ２Ｓｉ０４：Ｃｅ３＋的激發(fā)和發(fā)射光譜。［４４】??ＰＶ?ｅ?Ｅ，Ｉ、??ｉ?Ｗｈ?，，．??４００?４５０?５００?５５０?６００?６５０?７００?７５０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．２ＹＶ０４：Ｄｙ３＋熒光粉特征激發(fā)和發(fā)射光譜??（ａ）??Ｘｐｍ＝４３４ｎｍ?Ｘｅｘ＝３５４ｎｍ??■??ｉ?ｉ?＇?ｉ?＇?ｉ?１?ｉ?？?ｉ?ｊ?ｉ?■?ｌ??２００?２５０?３００?３５０?４００?４５０?５００?５５０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．３Ｃａ２Ｓｉ０４：Ｃｅ３＋的激發(fā)和發(fā)射光譜??熒光粉的發(fā)光一般經(jīng)歷三個階段：（ｉ）稀土發(fā)光離子吸收能量，電子從基態(tài)??被激發(fā)到激發(fā)態(tài)；（２）能量弛豫過程，電子躍遷到最低激發(fā)態(tài)；（３）發(fā)光離子電??
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本文編號：2856583