本文關(guān)鍵詞：幾種LED用多色氧化物發(fā)光材料的制備、結(jié)構(gòu)及其發(fā)光特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：白光發(fā)光二極管作為新一代綠色照明光源,在照明、顯示、防偽、軍事、生物醫(yī)療和殺菌等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。無機(jī)發(fā)光材料作為白光發(fā)光二極管的重要組成部分,其性能直接影響到器件的顯色性以及發(fā)光效率。目前發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)白光的方式主要有：藍(lán)光芯片匹配YAG:Ce3+黃色熒光粉和紫外芯片匹配紅綠藍(lán)三基色熒光粉。這兩種實(shí)現(xiàn)白光的方式并不完美,都有各自的缺點(diǎn),比如前者由于缺乏紅光部分,導(dǎo)致得到的白光色溫較高,顯色指數(shù)低；而后者紫外芯片匹配紅綠藍(lán)三基色熒光粉時(shí),會(huì)出現(xiàn)光再吸收現(xiàn)象,能量轉(zhuǎn)換效率偏低。本論文主要針對(duì)無機(jī)發(fā)光材料存在的一些科學(xué)問題展開研究,具體開展了以下工作：1.通過高溫固相法制備了兩種新型的紅色發(fā)光材料RbZnPO4:Eu3+和YBa3(PO4)3:Eu3+,并研究了它們的物相成分以及發(fā)光特性。在RbZnPO4:Eu3+中,通過XRD結(jié)構(gòu)精修對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)以及Eu3+離子周圍晶格環(huán)境情況做了具體分析。樣品的發(fā)射光譜表明,在393 nm激發(fā)下,樣品表現(xiàn)出主峰位于698nm的紅光發(fā)射,歸屬于Eu3+離子的5D0→7F4躍遷發(fā)射。利用精修得到的晶體結(jié)構(gòu)信息,對(duì)Eu3+離子周圍晶格環(huán)境對(duì)發(fā)射光譜的影響作了細(xì)致地討論。熱猝滅光譜表明RbZnPO4:Eu3+對(duì)溫度極其敏感,并通過Arrhenius模型、電荷補(bǔ)償機(jī)理、以及CASTEP能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算對(duì)其溫度敏感的發(fā)光特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在393 nm激發(fā)下,YBa3(PO4):Eu3+的發(fā)射光譜表現(xiàn)為主峰位于612 nm的紅光發(fā)射,歸屬于Eu3+離子的5D0→7F2躍遷。摻雜濃度為40%時(shí),樣品的發(fā)射光譜積分強(qiáng)度為商用粉Y2O3:Eu3+的3.13倍,色坐標(biāo)為(0.654,0.338)。此外,通過水熱法制備了一種無稀土離子摻雜的紅色發(fā)光材料Mn2GeO4,并通過XRD結(jié)構(gòu)精修、CASTEP能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)以及能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。SEM測(cè)試結(jié)果表明樣品具有均勻的六角星形貌,平均粒徑約為38.8 μm。晶體生長(zhǎng)符合溶解再結(jié)晶過程。2.通過高溫固相法制備了系列Ce3+離子摻雜的Srs(PO4)2SiO4白光發(fā)光材料以及Dy3+離子摻雜的RbZnP04白／黃色發(fā)光材料。在Sr5(PO4)2SiO4:Ce3+中,結(jié)構(gòu)分析以及光譜數(shù)據(jù)表明,Ce3+離子在Sr5(PO4)2SiO4中占據(jù)兩種不同的Sr2+格位,分別表現(xiàn)出主峰位于432 nm的藍(lán)光和556 nm的黃光發(fā)射,歸屬于Ce3+離子占據(jù)9配位的Srl格位以及7配位Sr2格位時(shí)所產(chǎn)生的5d→4f躍遷發(fā)射。在紫外GaN芯片匹配的激發(fā)波長(zhǎng)365 nm激發(fā)下,Sr5(PO4)2SiO4:0.05Ce3+樣品發(fā)出白光,色坐標(biāo)為(0.33,0.34),色溫5603 K,有潛力應(yīng)用為紫外芯片激發(fā)的白光LED發(fā)光材料。此外,通過共摻雜電荷補(bǔ)償劑調(diào)整Ce3+離子周圍晶體場(chǎng),樣品的發(fā)光強(qiáng)度可以得到明顯增強(qiáng)。此外,RbZnPO4:Dy3+樣品的激發(fā)光譜表明,該樣品在近紫外區(qū)域以及藍(lán)光區(qū)域都具有較強(qiáng)的吸收,適用于LED近紫外以及藍(lán)光芯片。在386 nm激發(fā)下,RbZnPO4:Dy3+樣品的發(fā)射光譜中出現(xiàn)487nm 577 nm和672 nm的發(fā)射峰,分別對(duì)應(yīng)于Dy3+離子的4F9/2-+6H15/2,6H13/2、6H11/2躍遷發(fā)射,樣品的色坐標(biāo)為(0.44,0.47),色溫為3374 K,表現(xiàn)出暖白光發(fā)射。在藍(lán)光455 nm激發(fā)下,樣品發(fā)射光譜與386 nm激發(fā)時(shí)類似,且具有較好的熱穩(wěn)定性。通過利用藍(lán)光芯片與RbZnPO4:Dy3+的發(fā)射光譜在CIE色度圖中模擬復(fù)合,可以得到色溫為3125 K的暖白光,色坐標(biāo)為(0.42,0.39)。3.通過改良的靜電紡絲法,制備出納米纖維形貌的CaAl2O4:Eu2+,Nd3+藍(lán)色發(fā)光材料。通過XRD、SEM、TEM、EDX、FTIR測(cè)試,確定樣品的中間體為碳包覆的CaAl2O4納米纖維。發(fā)光光譜測(cè)試結(jié)果表明,在345 nm激發(fā)下,CaAl2O4:Eu2+,Nd3+樣品表現(xiàn)出主峰位于445 nm的藍(lán)光發(fā)射。并對(duì)其余輝時(shí)間以及陷阱情況進(jìn)行了測(cè)試分析,以期待其能夠作為交流LED用發(fā)光材料,來解決目前交流LED的頻閃問題。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)光二極管 發(fā)光材料 交流發(fā)光二極管 發(fā)光特性
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ422;TN312.8
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-49
• 1.1 白光發(fā)光二極管概述11-21
• 1.1.1 白光LED的構(gòu)造及實(shí)現(xiàn)方法11-13
• 1.1.2 白光LED用發(fā)光材料的發(fā)光原理、要求以及影響因素13-20
• 1.1.3 白光LED的應(yīng)用20-21
• 1.2 白光LED用紅光發(fā)光材料的研究進(jìn)展及存在的瓶頸問題21-26
• 1.2.1 藍(lán)光LED用紅色發(fā)光材料的研究進(jìn)展及存在的科學(xué)問題21-25
• 1.2.2 近紫外LED用紅色發(fā)光材料研究進(jìn)展及存在的科學(xué)問題25-26
• 1.3 LED用白光發(fā)光材料的研究進(jìn)展及存在的瓶頸問題26-34
• 1.3.1 在單一基質(zhì)中摻雜單一激活劑離子Eu~(3+)/Dy~(3+)/Eu~(2+)27-32
• 1.3.2 利用基質(zhì)本身發(fā)光基礎(chǔ)上摻雜單一激活劑離子Eu~(3+)/Sm~(3+)/Pr~(3+)32-33
• 1.3.3 在單一基質(zhì)中共摻雜兩種或多種稀土元素獲得白光發(fā)射33-34
• 1.4 交流電LED用長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的進(jìn)展34-39
• 1.4.1 傳統(tǒng)照明光源的頻閃問題分析34-35
• 1.4.2 白光LED照明光源的頻閃現(xiàn)象分析以及研究進(jìn)展35-39
• 1.5 本論文的選題和結(jié)構(gòu)39-41
• 1.5.1 選題的意義39-40
• 1.5.2 論文結(jié)構(gòu)40-41
• 參考文獻(xiàn)41-49
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分49-59
• 2.1 樣品的制備49-54
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品49-50
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備50
• 2.1.3 樣品的制備方法流程圖50-54
• 2.1.3.1 靜電紡絲法50-52
• 2.1.3.2 水熱/溶劑熱法52-53
• 2.1.3.3 靜電紡絲法53-54
• 2.2 樣品的測(cè)試與表征54-55
• 2.2.1 X射線衍射54
• 2.2.2 掃描電鏡54
• 2.2.3 透射電鏡54
• 2.2.4 紫外-可見光吸收/漫反射光譜54
• 2.2.5 紫外激發(fā)與發(fā)射光譜54
• 2.2.6 熱猝滅光譜54-55
• 2.2.7 熒光壽命55
• 2.2.8 余輝光譜55
• 2.2.9 紅外光譜55
• 2.2.10 磁性性質(zhì)55
• 2.3 計(jì)算、分析軟件55-58
• 2.3.1 晶體和電子結(jié)構(gòu)分析、計(jì)算的介紹55-56
• 2.3.2 CIE色度圖56-57
• 2.3.3 色溫57-58
• 參考文獻(xiàn)58-59
• 第三章 LED用紅色發(fā)光材料的制備與發(fā)光性質(zhì)研究59-95
• 3.1 RbZnPO_4：Eu~(3+)的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究59-71
• 3.1.1 引言59
• 3.1.2 樣品的制備59-60
• 3.1.3 結(jié)果與討論60-71
• 3.1.3.1 樣品的晶體結(jié)構(gòu)60-64
• 3.1.3.2 樣品的光譜特征64-67
• 3.1.3.3 樣品的熱猝滅光譜研究67-71
• 3.1.4 小結(jié)71
• 3.2 YBa_3(PO_4)_3：Eu~(3+)的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究71-78
• 3.2.1 引言71-72
• 3.2.2 樣品的制備72
• 3.2.3 結(jié)果與討論72-78
• 3.2.3.1 樣品的晶體結(jié)構(gòu)72-73
• 3.2.3.2 樣品的光譜特征73-75
• 3.2.3.3 Eu~(3+)離子相互作用情況研究75-77
• 3.2.3.4 樣品的CIE圖譜77-78
• 3.2.4 小結(jié)78
• 3.3 Mn_2GeO_4的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究78-88
• 3.3.1 引言78
• 3.3.2 樣品的制備78-79
• 3.3.3 結(jié)果與討論79-88
• 3.3.3.1 樣品的晶體結(jié)構(gòu)79-82
• 3.3.3.2 樣品的能帶結(jié)構(gòu)82-83
• 3.3.3.3 樣品的形貌分析83-86
• 3.3.3.4 樣品的光譜特征86-88
• 3.3.4 小結(jié)88
• 3.4 本章小結(jié)88-90
• 參考文獻(xiàn)90-95
• 第四章 LED用白色發(fā)光材料的制備與發(fā)光性質(zhì)研究95-117
• 4.1 Sr_5(PO_4)_2SiO_4：Ce~(3+)的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究95-104
• 4.1.1 引言95
• 4.1.2 樣品的制備95-96
• 4.1.3 結(jié)果與討論96-104
• 4.1.3.1 樣品的晶體結(jié)構(gòu)96-97
• 4.1.3.2 樣品的光譜特性97-101
• 4.1.3.3 堿金屬離子(Li~+,Na~+,K~+)摻雜對(duì)樣品發(fā)光性能的影響101-103
• 4.1.3.4 樣品的熱猝滅光譜研究103-104
• 4.1.4 小結(jié)104
• 4.2 RbZnPO_4：Dy~(3+)的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究104-111
• 4.2.1 引言104
• 4.2.2 樣品的制備104-105
• 4.2.3 結(jié)果與討論105-111
• 4.2.3.1 初始原料的DTA-TAG曲線分析105-106
• 4.2.3.2 樣品的晶體結(jié)構(gòu)106-107
• 4.2.3.3 樣品的光譜特性107-110
• 4.2.3.4 樣品的熱猝滅光譜研究110-111
• 4.2.4 小結(jié)111
• 4.3 本章小結(jié)111-113
• 參考文獻(xiàn)113-117
• 第五章 交流LED用藍(lán)色發(fā)光材料的制備與發(fā)光性質(zhì)研究117-128
• 5.1 CaAl_2O_4：Eu~(2+),Nd~(3+)的制備及其發(fā)光性質(zhì)的研究117-124
• 5.1.1 引言117-118
• 5.1.2 樣品的制備118
• 5.1.3 結(jié)果與討論118-124
• 5.1.3.1 樣品的晶體結(jié)構(gòu)118-123
• 5.1.3.2 樣品的生長(zhǎng)過程123
• 5.1.3.3 樣品的光譜特征123-124
• 5.2 本章小結(jié)124-126
• 參考文獻(xiàn)126-128
• 第六章 結(jié)論與展望128-131
• 6.1 結(jié)論128-129
• 6.2 問題與展望129-131
• 博士期間的研究成果131-133
• 致謝133

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：幾種LED用多色氧化物發(fā)光材料的制備、結(jié)構(gòu)及其發(fā)光特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：349898