Ce 3+ 摻雜Y 3-x M x Al 5-x Si x O 12 （M=Ba,Sr,Ca,Mg）熒光材料的制備與性能
發(fā)布時(shí)間：2020-12-16 11:19
白光發(fā)光二極管（LED）因其高效、成本低廉、使用時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)在固態(tài)照明市場(chǎng)上有著極大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)前制造白光LED的最常用方法是將Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)黃色熒光粉涂覆在藍(lán)光LED芯片上。YAG:Ce3+黃色熒光粉作為白光LED的核心材料之一,對(duì)白光LED器件的光色品質(zhì)起著決定性作用�，F(xiàn)有研究表明,陽(yáng)離子取代是一種理想的改善或修飾YAG:Ce3+發(fā)光特性的方法。因此,我們利用非等價(jià)共取代的方式基于YAG:Ce3+進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)而調(diào)節(jié)其光學(xué)性能,并研究光學(xué)性能調(diào)制與局域晶體環(huán)境之間的構(gòu)效關(guān)系,最終獲得光學(xué)性能優(yōu)異,適用于高品質(zhì)白光LED器件的熒光材料。主要的工作與結(jié)論如下:（1）通過(guò)M2+-Si4+取代Y3+-Al3+,設(shè)計(jì)了Y3-xMxAl5...
【文章來(lái)源】：江西理工大學(xué)江西省
【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
YAG晶體中Y3+所處的十二面體以及Al3+所處的八面體和四面體的結(jié)構(gòu)示意圖
第三章Ce3+摻雜Y3-xMxAl5-xSixO12（M=Ba，Sr，Ca，Mg）熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能研究21圖3.1不同煅燒溫度和煅燒時(shí)間的Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)的XRD圖譜，a為1450°C煅燒6h，b為1500°C煅燒10h在前面實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)改變M2+-Si4+的摻雜量制備了一系列的Y3-xMxAl5-xSixO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg,x=0.2,0.4,0.6,0.8,1)熒光粉。對(duì)制備的樣品進(jìn)行了XRD測(cè)試，如圖3.2所示。測(cè)試的XRD衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片YAG（JCPDSNo.33-0040）的衍射峰對(duì)比表明，在摻雜金屬離子M的含量較低時(shí)，XRD衍射峰均顯示有少量的雜相產(chǎn)生，但隨著摻雜量的增多，雜相衍射峰幾乎全部降低至消失，最終形成純的石榴石相。不同M2+-Si4+摻雜量的XRD結(jié)果表明YAG主晶格具有適當(dāng)?shù)陌萃鈦?lái)離子的能力，可以通過(guò)離子對(duì)摻雜的方法制備出純相的新型固溶體石榴石熒光粉。
第三章Ce3+摻雜Y3-xMxAl5-xSixO12（M=Ba，Sr，Ca，Mg）熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能研究25體積收縮率，摻雜Ba、Sr離子的晶胞收縮率分別為0.1993%和0.2044%，收縮率較小證明晶格畸變小，表明采用雙格位摻雜離子進(jìn)入YAG主晶格后，晶體結(jié)構(gòu)仍然能保持良好。晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)對(duì)發(fā)光性能以及熱猝滅性能造成極大影響，為了更明顯地說(shuō)明雙格位替代后的晶體結(jié)構(gòu)的變化，如圖3.6所示給出了Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。YAG:Ce3+晶體結(jié)構(gòu)中包含三種陽(yáng)離子格位，分別為是四面體和八面體中心的Al3+離子格位、十二面體中心的Y3+離子格位，它們分別與鄰近的O2-離子連接形成[A1O4]四面體、[AlO6]八面體和[YO8]十二面體，這些多面體以共棱或共點(diǎn)方式有序交錯(cuò)連接形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。M2+-Si4+取代Y3+-A14+后，Y3+/M2+和A13+/Si4+以2/1的比例隨機(jī)分布于Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+的十二面體和四面體中心。由于M2+-Si4+和Y3+-A14+陽(yáng)離子半徑差異，雙格位取代后會(huì)影響十二面體和四面體的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，導(dǎo)致Ce3+離子所處的晶體場(chǎng)環(huán)境以及能級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生一些改變，從而使得激發(fā)、發(fā)射光譜等光學(xué)性質(zhì)相應(yīng)變化。有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的改變對(duì)發(fā)光性能的影響將在下面章節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步的討論闡述。圖3.3Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)樣品的XRD圖譜（a）和2θ角度為33-34°的局部放大圖（b）
本文編號(hào)：2920045
【文章來(lái)源】：江西理工大學(xué)江西省
【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
YAG晶體中Y3+所處的十二面體以及Al3+所處的八面體和四面體的結(jié)構(gòu)示意圖
第三章Ce3+摻雜Y3-xMxAl5-xSixO12（M=Ba，Sr，Ca，Mg）熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能研究21圖3.1不同煅燒溫度和煅燒時(shí)間的Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)的XRD圖譜，a為1450°C煅燒6h，b為1500°C煅燒10h在前面實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)改變M2+-Si4+的摻雜量制備了一系列的Y3-xMxAl5-xSixO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg,x=0.2,0.4,0.6,0.8,1)熒光粉。對(duì)制備的樣品進(jìn)行了XRD測(cè)試，如圖3.2所示。測(cè)試的XRD衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片YAG（JCPDSNo.33-0040）的衍射峰對(duì)比表明，在摻雜金屬離子M的含量較低時(shí)，XRD衍射峰均顯示有少量的雜相產(chǎn)生，但隨著摻雜量的增多，雜相衍射峰幾乎全部降低至消失，最終形成純的石榴石相。不同M2+-Si4+摻雜量的XRD結(jié)果表明YAG主晶格具有適當(dāng)?shù)陌萃鈦?lái)離子的能力，可以通過(guò)離子對(duì)摻雜的方法制備出純相的新型固溶體石榴石熒光粉。
第三章Ce3+摻雜Y3-xMxAl5-xSixO12（M=Ba，Sr，Ca，Mg）熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能研究25體積收縮率，摻雜Ba、Sr離子的晶胞收縮率分別為0.1993%和0.2044%，收縮率較小證明晶格畸變小，表明采用雙格位摻雜離子進(jìn)入YAG主晶格后，晶體結(jié)構(gòu)仍然能保持良好。晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)對(duì)發(fā)光性能以及熱猝滅性能造成極大影響，為了更明顯地說(shuō)明雙格位替代后的晶體結(jié)構(gòu)的變化，如圖3.6所示給出了Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。YAG:Ce3+晶體結(jié)構(gòu)中包含三種陽(yáng)離子格位，分別為是四面體和八面體中心的Al3+離子格位、十二面體中心的Y3+離子格位，它們分別與鄰近的O2-離子連接形成[A1O4]四面體、[AlO6]八面體和[YO8]十二面體，這些多面體以共棱或共點(diǎn)方式有序交錯(cuò)連接形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。M2+-Si4+取代Y3+-A14+后，Y3+/M2+和A13+/Si4+以2/1的比例隨機(jī)分布于Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+的十二面體和四面體中心。由于M2+-Si4+和Y3+-A14+陽(yáng)離子半徑差異，雙格位取代后會(huì)影響十二面體和四面體的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，導(dǎo)致Ce3+離子所處的晶體場(chǎng)環(huán)境以及能級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生一些改變，從而使得激發(fā)、發(fā)射光譜等光學(xué)性質(zhì)相應(yīng)變化。有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的改變對(duì)發(fā)光性能的影響將在下面章節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步的討論闡述。圖3.3Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)樣品的XRD圖譜（a）和2θ角度為33-34°的局部放大圖（b）
本文編號(hào)：2920045
本文鏈接：http://sikaile.net/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/2920045.html
最近更新
教材專著
