熒光粉轉(zhuǎn)換白光發(fā)光二極管（pc-WLED）由于具有成本低、使用時(shí)間長(zhǎng)、質(zhì)量高、效率高等優(yōu)點(diǎn),引起了大眾的日益關(guān)注,被認(rèn)為是傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈照明的有效替代品。其中,基質(zhì)材料有著根本性的重要作用。在各類(lèi)化合物中,氮氧化鋁體系（AlON）就是一種常用的多功能基質(zhì)材料,由于其良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性而成為有利選擇。然而,這一類(lèi)熒光粉通常需要苛刻的合成條件,例如制備溫度高達(dá)2000°C,氣壓高達(dá)0.5-1Mpa;另一方面,稀土離子半徑普遍較大,難以取代半徑較小的Al³⁺,從而只能進(jìn)入晶格間隙通道中,所以得到發(fā)射光譜較為單一不可調(diào)。這兩個(gè)缺點(diǎn)極大地限制了它們的生產(chǎn)和應(yīng)用。為解決上述問(wèn)題,本論文基于一種Al₅O₃N₃體系,利用陽(yáng)離子取代法,在較低溫度下設(shè)計(jì)并合成了一種新的AlON結(jié)構(gòu)的多晶型,即單相[Mg_1.25Si_1.25Al_2.5]O₃N₃。并且研究了不同稀土離子摻雜下的發(fā)光性能。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:（1... 

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LED的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文新型AlON結(jié)構(gòu)近紫外白光LED用發(fā)光材料的設(shè)計(jì)制備及性能研究3第二類(lèi)是在紫外LED芯片上涂覆三基色（紅、綠、藍(lán)）熒光粉，常用的商用粉有Sr2Si5N8:Eu2+（紅)，(SrBa)2SiO4:Eu2+（綠)，BaMaAl10O17:Eu2+（藍(lán))等。該方法可彌補(bǔ)前者顯色性差的缺點(diǎn)，但是三種熒光粉往往性能各異，想使其良好匹配也需要復(fù)雜的混合工藝，而且不同顏色的激發(fā)發(fā)射可能產(chǎn)生重疊，導(dǎo)致重吸收效應(yīng)，會(huì)降低發(fā)光效率[14]。圖1.2兩種熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED的實(shí)現(xiàn)方式為了改善上述兩種方法中存在的缺陷，目前可行的思路主要有以下幾種[15-17]：1.對(duì)于第一種方式，可以研發(fā)比商用粉YAG:Ce3+具有更寬發(fā)射光譜的新型熒光材料，彌補(bǔ)紅光波段的缺失，以提高顯色指數(shù)，降低色溫。2.對(duì)于第二種方式，則需要開(kāi)發(fā)多種具有寬激發(fā)、高色純度與熱穩(wěn)定性的紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉，以提高其匹配性和發(fā)光效率。3.探索能直接通過(guò)單一熒光粉發(fā)出高效白光的體系也是一種方式，有望同時(shí)解決上述兩種方法的缺點(diǎn)，但這種方式中發(fā)光效率往往會(huì)受到一定的限制。此外，選擇的熒光材料還應(yīng)該具有粒徑分布均勻、分散性良好、無(wú)毒無(wú)污染等基本條件，以滿(mǎn)足生產(chǎn)和應(yīng)用的需求。本論文將重點(diǎn)關(guān)注氮氧化物發(fā)光材料，并在下一段中詳細(xì)介紹其特點(diǎn)和研究進(jìn)展。1.2近紫外白光LED用氮氧化物發(fā)光材料研究進(jìn)展通常情況下，把激活劑離子摻雜到特定基質(zhì)中即可得到各種發(fā)光材料。其中激活劑離子主要分為兩類(lèi)，如圖1.3的元素周期表所示，一類(lèi)是過(guò)渡金屬離子如Ti4+、Cr3+、Mn4+、Bi3+等，它們的發(fā)光主要由電子排布特異的d軌道躍遷引起，具有豐富的發(fā)光顏色。另一類(lèi)是鑭系稀土離子，常見(jiàn)的如Ce3+、Eu2+、Eu3+、Tb3+、

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文新型AlON結(jié)構(gòu)近紫外白光LED用發(fā)光材料的設(shè)計(jì)制備及性能研究4Dy3+、Sm3+、Pr3+等。其中三價(jià)稀土離子主要靠f-f躍遷產(chǎn)生發(fā)光，f-f躍遷受到外層電子軌道的屏蔽作用，一般不受晶體場(chǎng)影響，所以發(fā)光特征較為固定。而Ce3+、Eu2+的發(fā)光則屬于d-f躍遷，其中5d能級(jí)受到斯托克斯位移、晶體場(chǎng)劈裂和電子云重排效應(yīng)的影響，可以通過(guò)改變配位環(huán)境來(lái)調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)光顏色的可調(diào)，因此也是本論文的研究重點(diǎn)。圖1.3元素周期表和常見(jiàn)的激活劑元素對(duì)于基質(zhì)材料，一般可按元素組成分為鹵化物、硫化物、氧化物和氮化物。而氮氧化物是一種新興的化合物類(lèi)型，它介于氧化物和氮化物之間，同時(shí)具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，又能在一定程度上規(guī)避兩者的缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.N的電負(fù)性低于O，可以與摻雜的激活劑離子形成較短的共價(jià)鍵，從而使其具有更強(qiáng)的電子云重排效應(yīng)和晶體場(chǎng)強(qiáng)度，這最終導(dǎo)致5d能級(jí)的降低，從而導(dǎo)致激發(fā)和發(fā)射能量的降低。2.氮氧化物的結(jié)構(gòu)由緊密連接的M-N四面體或八面體組成（M為Si、Al等），具有較高的結(jié)構(gòu)剛度，因此相比氧化物通常具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性。3.純氮化物的制備往往需要在高真空或高純保護(hù)氣氛下進(jìn)行，目的是為了防止原料和產(chǎn)物被氧化，而氮氧化物與常規(guī)氧化物的制備條件類(lèi)似，


本文編號(hào)：2935608