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随着蓝光和近紫外光发光二极管(LED)的效率提升及应用推广,“LED芯片+稀土荧光粉”技术推动了稀土发光材料的快速发展。在LED照明领域,大功率照明和全光谱照明俨然成为业界关注的焦点,因此高热稳定性荧光粉和红色荧光粉的研发是荧光材料发展的总体趋势。在特种LED光源应用领域,可被蓝光激发的宽带近红外光发光材料的缺乏,成为红外探测器应用发展的“瓶颈”。基于此,本论文围绕面向LED应用的稀土荧光粉展开研究,选取ABPO4、β-Ca3(PO4)2、A3BSi2O7型材料作为研究对象,提出了从稀土掺杂离子格位工程的角度出发,研究稀土掺杂离子在荧光粉中的格位占据与发光性能之间的构效关系,主要研究内容可分为以下几个方面。(1)以β-K2SO4为结构原型,利用阳离子、阴离子共取代策略,设计合成了一种高热稳定性荧光粉K2Ba(CaPO4)2:Eu2+。通过对Eu2+离子在K2Ba(CaPO4)2中的格位占据分析,发现不等价取代形成的缺陷能级参与了Eu2+在高温发光的光子热离化过程,使得该材料在200℃下仍保持无发光猝灭的优异热稳定性,为大功率照明用稀土荧光粉的开发提供了材料设计基础。(2)以β-Ca3(PO4)2为结构原型,通过Ca→Sr取代,合成了新型固溶体荧光粉(Ca9-xSrx)MgK(PO4)7:xEu2+。发现近邻原子取代可作为一种调控稀土离子格位的有效策略,实现了 Eu2+离子在不同阳离子格位中的分布调控,获得了光色可调型全光谱白光发射。(3)合成了两种Eu2+掺杂A3LnSi2O7型红色荧光粉,Rb3YSi2O7:Eu2+和K3YSi2O7:Eu2+。Eu2+选择性占据Rb3YSi2O7晶格中低配位数的阳离子多面体体(YO6和Rb2O6),实现了可被蓝光激发的红光发射;而Eu2+选择性占据K3YSi2O7晶格中高度畸变的K1O8和低配位数的Y2O6格位,实现了蓝光激发的橙红光发射。该研究表明,Eu2+占据低配位数的多面体易实现长波长发射,为探索新型氧化物基红色荧光粉提供了新的研究思路。(4)利用具有更小离子半径的K和Lu取代Rb3YSi2O7:Eu2+红色荧光粉中相对应的离子格位,设计合成了一种Eu2+掺杂的近红外荧光粉K3LuSi2O7:Eu2+。Eu2+离子选择性占据低配位数的LuO6和K2O6多面体,使该荧光粉发射出740 nm的近红外光。该研究开启了研究Eu2+掺杂近红外荧光粉探索的新篇章。