白光LED用红色荧光粉的制备与发光性能研究

论文摘要

白光LED作为一种新型固态照明光源,与传统的白炽灯和荧光灯相比,具有高亮度、低能耗、长寿命、结构紧凑、响应快、无污染等优点。制备荧光粉转换型白光LED时高效的红色荧光粉是不可或缺的,其在改善光源显色效果方面发挥着至关重要的作用。但是,目前用的红色荧光粉发光效率较低、稳定性差,因此开发能够被蓝光和紫外光芯片激发的红色荧光粉是白光LED发展的关键因素。本文选择Eu3+和Mn2+作为红光发射中心掺杂离子,选用合适的方法合成红色氧化物荧光粉。利用溶胶凝胶法制备荧光粉LaBSiO5:Eu3+,当Eu3+掺杂浓度达到30 mol%时,发光强度最大。研究共掺Bi3+和Sm3+离子对Eu3+离子发光性能的影响:掺杂2 mol% Bi3+时,Eu3+的发光强度是单掺样品的2.5倍左右;掺杂2 mol% Sm3+时,Eu3+发光强度是单掺样品的3.6倍左右。利用溶胶凝胶方法制备荧光粉Ca3（VO4）2:Eu3+。研究了自身电荷补偿和不同电荷补偿剂加入对Ca2.85（VO4）2:0.15Eu3+发射光谱强度的影响;采用基质自身补偿电荷的方法使Eu3+发光强度提高到168%;随着Li+,Na+,K+的半径增大发光强度提高的程度依次降低,分别为未加入电荷补偿剂的223%,207%和154%。研究表明Sm3+离子能够拓宽近紫外激发光谱,有效地将能量传递给Eu3+,提高Eu3+的发光强度。采用高温固相法制备荧光粉Ca8MgLa（PO4）7:Ce3+,Mn2+。Mn2+离子在404 nm激发下发射640 nm的红光。研究了Ce3+对Mn2+发光的敏化作用以及能量传递,结果表明随着Mn2+离子浓度的增加,Ce3+→Mn2+的能量传递效率随之增加,并证明在此基质中Ce3+→Mn2+能量传递主要是以电偶极-电偶极的相互作用进行的。采用高温固相法制备荧光粉Ba3Gd（PO4）3:Ce3+,Mn2+。Mn2+离子在406 nm激发下发射605 nm的红光。研究了Ce3+对Mn2+发光的敏化作用以及能量传递,并证明Ce3+→Mn2+能量传递机制主要以电偶极-电偶极的相互作用为主导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 白光LED 基本原理
• 1.1.1 白光LED 的实现方法
• 1.1.2 白光LED 存在的问题及改进方法
• 1.2 白光LED 用红色荧光粉的理论
• 1.2.1 荧光粉的发光原理
• 1.2.2 白光LED 对光转换荧光粉的性能要求
• 1.2.3 荧光粉的组成与设计
• 1.2.4 白光LED 红色荧光粉的研究进展
• 1.3 实验理论基础
• 1.3.1 稀土离子能级
• 1.3.2 浓度猝灭
• 1.3.3 能量传递
• 1.3.4 色度学
• 1.4 本论文的项目来源和研究目的
• 1.4.1 本论文的项目来源
• 1.4.2 本论文的研究意义
• 1.4.3 本论文的研究思路
• 1.4.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 实验方法与检测手段
• 2.1 荧光粉的制备方法
• 2.1.1 高温固相法
• 2.1.2 燃烧法
• 2.1.3 沉淀法
• 2.1.4 溶胶凝胶法
• 2.2 荧光粉的测试与表征
• 2.2.1 差示扫描量热法和热重法综合（DSC /TG）分析
• 2.2.2 X-射线（XRD）分析测试
• 2.2.3 扫描电镜（SEM）分析
• 2.2.4 荧光光谱（PL）测试
• 5:Eu³⁺,Bi³⁺/Eu³⁺,Sm³⁺/Eu³⁺发光性能研究'>第三章 LaBSiO₅:Eu³⁺,Bi³⁺/Eu³⁺,Sm³⁺/Eu³⁺发光性能研究
• 3.1 荧光粉的制备与物相分析
• 5:Eu³⁺的发光性能分析'>3.2 LaBSiO₅:Eu³⁺的发光性能分析
• 5:Bi³⁺/Eu³⁺的发光性能分析'>3.3 LaBSiO₅:Bi³⁺/Eu³⁺的发光性能分析
• 5:Sm³⁺/Eu³⁺的发光性能分析'>3.4 LaBSiO₅:Sm³⁺/Eu³⁺的发光性能分析
• 3.5 本章小结
• 3（VO₄）₂:Eu³⁺, Sm³⁺/Eu³⁺发光性能研究'>第四章 Ca₃（VO₄）₂:Eu³⁺, Sm³⁺/Eu³⁺发光性能研究
• 4.1 荧光粉的制备与物相分析
• 3（VO₄）₂:Eu³⁺发光性能'>4.2 Ca₃（VO₄）₂:Eu³⁺发光性能
• 3（VO₄）₂:Eu³⁺发光性能的影响'>4.3 电荷补偿剂对Ca₃（VO₄）₂:Eu³⁺发光性能的影响
• 3（VO₄）₂:Sm³⁺/Eu³⁺发光性能'>4.4 Ca₃（VO₄）₂:Sm³⁺/Eu³⁺发光性能
• 4.5 本章小结
• 3+/Mn²⁺共掺磷酸盐荧光粉发光性能及能量传递研究'>第五章Ce³⁺/Mn²⁺共掺磷酸盐荧光粉发光性能及能量传递研究
• 8MgLa（P0₄）₇:Ce³⁺/Mn²⁺的发光性能及能量传递研究'>5.1 Ca₈MgLa（P0₄）₇:Ce³⁺/Mn²⁺的发光性能及能量传递研究
• 5.1.1 荧光粉的制备与物相分析
• 8MgLa（P0₄）₇:Ce³⁺/Mn²⁺的发光性能及能量传递研究'>5.1.2 Ca₈MgLa（P0₄）₇:Ce³⁺/Mn²⁺的发光性能及能量传递研究
• 3Gd（P0₄）₃:Ce³⁺/Mn²⁺发光性能及能量传递研究'>5.2 Ba₃Gd（P0₄）₃:Ce³⁺/Mn²⁺发光性能及能量传递研究
• 5.2.1 荧光粉的制备与物相分析
• 3Gd（P0₄）₃:Ce³⁺/Mn²⁺的发光性能及能量传递研究'>5.2.2 Ba₃Gd（P0₄）₃:Ce³⁺/Mn²⁺的发光性能及能量传递研究
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢