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上世纪九十年代,白光LED问世。现在白光LED照明是21世纪具有发展前景的一种高新技术领域,有可能替代白炽灯、荧光灯成为第四代新型固体光源。LED照明具有高稳定性、低电压、低能耗、长寿命、高安全性、无污染、易维护等优点。而荧光粉是白光LED制造中不可缺少的一部分,荧光粉性能的好坏直接影响了LED的性能。而目前的黄色荧光粉、多基色荧光粉、红色荧光粉都各自有着不足之处。
本论文中,基于上述一些问题,作者对传统的YAG∶Ce黄色荧光粉进行改性,并对新型的多基色荧光粉、红色荧光粉进行了探索和研究。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)和荧光光谱研究其结构、形貌、光学性质等,并对相关机理给出详细的解释。
本论文共分七章,每章的主要内容概述如下:
第一章:主要介绍了白光LED发展史,以及白光LED实现的几种方法。接着分析了目前研究的黄色荧光粉、多基色荧光粉、红色荧光粉现状和不足之处。最后,指出本文我们所要研究的内容与实际意义。
第二章:主要介绍了发光材料的几种常用合成方法、表征手段,并列出了每个表征手段所用的实验仪器及其原理、技术指标等内容。
第三章:采用超临界水热合成方法,反应温度保持在390℃,改变反应时间,制备系列单相YAG∶Ce3+纳米荧光粉。实验结果发现:与传统的固相反应相比,超临界水热法显著降低了单相YAG∶Ce3+的合成温度。通常前者需要约1600℃的高温烧结;超临界水热合成的纳米荧光粉具有规则的形貌且大小均匀,并有着较强的发光强度;反应时间的不同也影响着荧光粉的发光性能。
第四章:采用水热合成方法,反应温度为360℃,改变反应时间,制备系列单相YAG∶Ce3+纳米荧光粉,并对其中反应时间为22h的样品进行了后续退火处理,包括空气烧结、真空烧结、放电等离子烧结(SPS)。实验结果发现:SPS烧结的荧光粉基本上保持原来形貌特征,发光明显增强;和固相法制备的YAG∶Ce3+荧光粉相比,水热法制备的YAG∶Ce3+纳米荧光粉最强发射峰从541nm红移到560nm,有益于白光LED照明。
第五章:采用固相法分别制备系列Ca9Gd(VO4)7∶Eu3+,Dy3+荧光粉和Na+掺杂Ca9Gd(VO4)7∶Eu3+,Dy3+荧光粉。对于Ca9Gd(VO4)7∶Eu3+,Dy+荧光粉,在波长为300nm的紫外光激发下,由于Dy3+和Eu3+的f-f电子跃迁,荧光粉能发射蓝光、黄光和红光,通过改变Dy3+和Eu3+的浓度可以调节三种发射光强度。对于Na+掺杂Ca9Gd(VO4)7∶Eu3+,Dy3+荧光粉,Na+掺杂可以使三种颜色的发射光强度都增强,原因可能是Na+取代了Ca2+时产生了氧空位,从而改变了Dy3+和Eu3+周围的晶体场环境。
第六章:采用固相法制备了系列Ca9Y(VO4)7∶Pr3+红色荧光粉。激发谱的最强峰在457nm左右,正好与市场上使用的蓝光InGaNLED芯片的发射波长(450-480nm)相匹配,发射谱在616衄和655nm出现了两个发射峰。这是一种新型发光粉,在蓝光LED领域具有潜在应用价值。
第七章:对全文做了总结并提出未来研究展望。