白光LED用稀土离子掺杂SrMoO4荧光粉的制备及发光性质研究

论文摘要

白光发光二极管（LED）作为节能、环保的新型照明光源,近年来受到越来越多的关注。目前的商业化生产主要是利用荧光粉转换实现白光LED,寻找能够提高白光LED显色性,可被蓝光或近紫外光有效激发的红光/白光荧光粉成为迫切需要。本文主要研究适用于近紫外LED激发的SrMoO4:Eu3+,SrMoO4:Tb3+SrMoO4:Eu3+,Tb3+红光/绿光/白光荧光粉材料,研究了材料的晶体结构、发光性能和能量传递过程。主要内容和得到的结果如下:1.采用化学共沉淀法制备了SrMoO4:Eu3+红色荧光粉。该样品为四方纯相,室温下可观测到Eu3+离子的特征发射,强发射峰位于613nm,对应Eu3+离子的5D0→7F2跃迁。对样品强发射峰进行监测,可观测到基质到Eu3+离子的能量传递,其激发光谱包括一个宽带峰和一系列尖峰,峰值位于280nm（宽带峰中心）、395nm、465nm,说明SrMoO4:Eu3+荧光粉可以被紫外LED和蓝光LED有效激发。Eu3+离子掺杂浓度的改变对基质的晶格常数、Eu3+离子在晶体中对称性及发光性能有较大影响。通过对比不同掺杂浓度Eu3+离子的发射光谱,发现在SrMoO4基质中Eu3+离子掺杂存在浓度猝灭现象,其最佳掺杂浓度为15%。2.采用化学共沉淀法制备了SrMoO4:Tb3+绿色荧光粉。XRD图显示样品为SrMoO4四方纯相。在379nm的激发下,发射光谱的强发射峰位于543nm,对应Tb3+离子的5D4→7F5跃迁。监测Tb3+离子的543nm发射时,可观测到基质到Tb3+离子的能量传递。这种荧光粉可以被紫外LED和蓝光LED有效激发。Tb3+离子掺杂浓度和煅烧温度对基质的晶体取向、晶格常数、发光性能有较大影响。讨论不同Tb3+离子掺杂浓度对5D3和5D4跃迁发射变化规律的影响及物理机制,说明在Tb3+离子间存在能量传递,在SrMoO4基质中Tb3+离子的最佳掺杂浓度为10%。3.采用化学共沉淀法制备了SrMoO4:xEu3+,5%Tb3+系列荧光粉体。在379nm紫外光激发下,观察到到样品的白光发射,其发射光谱由两个谱带组成,归结为Eu3+、Tb3+离子的特征发射,两个发光中心Eu3+、Tb3+离子间存在能量传递。通过改变稀土离子的掺杂浓度,可调整两个发射谱带的相对强度,从而合成不同颜色的光。此外,不同激发波长下得到样品的红绿蓝色光的发光强度比不同,煅烧温度对晶体的晶格常数、发光性能也有较大影响。所以通过选择合适的Eu3+、Tb3+离子的掺杂浓度、激发波长和煅烧温度来控制样品的发光颜色,可实现白光发射。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 白光LED 的发展历史和构成原理
• 1.1.1 LED 的发展历史
• 1.1.2 白光LED 的构成原理
• 1.2 白光LED 用荧光粉
• 1.2.1 白光LED 用荧光粉的性能要求
• 1.2.2 白光LED 用荧光粉的研究现状
• 1.3 钼酸盐的结构特点和钼酸盐荧光粉的研究进展
• 1.4 稀土发光材料
• 1.4.1 稀土元素的电子结构
• 1.4.2 稀土发光材料的发光过程
• 1.4.3 稀土离子的能量传递方式
• ³⁺、Tb³⁺离子的光谱性质'>1.5 Eu³⁺、Tb³⁺离子的光谱性质
• 3+离子的光谱性质'>1.5.1 Eu³⁺离子的光谱性质
• 3+离子的光谱性质'>1.5.2 Tb³⁺离子的光谱性质
• 1.6 本文的主要研究内容和意义
• 第2章 样品的制备与测试
• 2.1 常用荧光粉的制备方法
• 2.2 样品的制备
• 2.2.1 实验试剂与仪器设备
• 2.2.2 实验方法和步骤
• 2.3 样品的表征手段和测试仪器
• 2.3.1 样品的晶体结构
• 2.3.2 样品的光谱测试
• 4:Eu³⁺红色荧光粉的发光性质研究'>第3章 SrMo0₄:Eu³⁺红色荧光粉的发光性质研究
• 3.1 样品的X 射线衍射分析
• 3.2 样品的激发光谱研究
• 3.3 样品的发光性质研究
• 3.3.1 激发波长对发光强度的影响
• 3.3.2 煅烧温度对发光强度、晶体取向的影响
• 3.3.3 稀土离子浓度对发光强度的影响
• 3.4 本章小结
• 4:Tb³⁺绿色荧光粉的发光性质研究'>第4章 SrMo0₄:Tb³⁺绿色荧光粉的发光性质研究
• 4.1 样品的X 射线衍射分析
• 4.2 样品的激发光谱研究
• 4.3 样品的发光性质研究
• 3+离子的⁵D₄和⁵D₃ 发光强度的影响'>4.3.1 掺杂浓度对Tb³⁺离子的⁵D₄和⁵D₃发光强度的影响
• 3+离子的⁵D₄和⁵D₃ 间能量传递研究'>4.3.2 Tb³⁺离子的⁵D₄和⁵D₃间能量传递研究
• 4.3.3 激发波长、掺杂浓度对样品发光强度的影响
• 4.4 本章小结
• 4:Eu³⁺,Tb³⁺白光荧光粉的发光性质研究'>第5章 SrMo0₄:Eu³⁺,Tb³⁺白光荧光粉的发光性质研究
• 5.1 样品的X 射线衍射分析
• 5.2 样品的激发光谱研究
• 5.3 样品的发光性质研究
• 5.3.1 激发波长对发光强度的调控
• 5.3.2 掺杂浓度对发光强度的调控
• 4:xEu³⁺,5% Tb³⁺系列样品的色度坐标'>5.3.3 SrMo0₄:xEu³⁺,5% Tb³⁺系列样品的色度坐标
• 5.3.4 煅烧温度对发光强度的调控
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文