稀土掺杂Li(Y/Gd)5P2O13与Na0.34Ca0.66Al1.66Si2.34O8荧光粉发光性能研究

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白光LED因其具有体积小、寿命长、高效、环保、节能等诸多优点,而被广泛应用于照明、LED显示屏、液晶背景光源、医学成像、植物用光等领域,成为国际照明领域研究的热点。LED器件是由蓝光或紫外芯片激发荧光粉组合得到,由此可见,荧光粉在LED器件发光中发挥着重要作用。因此,本论文的工作之一就是选择磷酸盐为基质材料,研发能够被紫外、近紫外光有效激发的红色荧光粉和单一基质高显色性的白光荧光粉。  另外,长余辉发光材料作为光致发光材料的一种,因其可以存储激发能,在激发停止后,仍可持续发光几分钟到几小时而被广泛研究报道。目前,长余辉材料已经被广泛应用于应急照明、装饰、生物医学成像、军用监控等领域。因此,本论文的另一工作就是对稀土离子掺杂长余辉材料Na0.34Ca0.66Al1.66Si2.34O8的余辉性能进行了研究。具体研究内容包括以下三个方面:  (1)利用高温固相法合成了新型红色荧光粉LiY5P2O13:Eu3+。在近紫外光394 nm和蓝光467 nm激发下,这种荧光粉发出高强度的红光,同时表现出很高的色纯度。当Eu3+的掺杂浓度为10 mol%时,荧光粉发光强度达到最大值,随后增加 Eu3+含量,发光强度减小,Dexter理论分析表明,浓度猝灭机制是电偶极-电四极相互作用的结果。通过J-O理论的计算得出, Eu3+在这种荧光粉中具有较高的跃迁几率,从而导致了较高的发光效率。通过与商用红色荧光粉Y2O2S:Eu3+和Sr2Si5N8:Eu3+的发光强度和热稳定性比较可知,该荧光粉在白光LED中具有较好应用前景。  (2)利用高温固相法合成了Bi3+/Eu3+共掺的LiGd5P2O13荧光粉。在290 nm紫外光激发下LiGd5P2O13:Bi3+呈现出一个380-650 nm的宽带发射。利用Bi3+对Eu3+的能量传递,合成了一种单一基质发白光的LiGd5P2O13:Bi3+,Eu3+荧光粉,并对其发光性质、能量传递以及光色调控等进行了研究。获得了显色指数为82、色温为4250 K、色坐标为(0.372,0.328)的高显色性白光。  (3)利用高温固相法合成了Eu2+/Dy3+掺杂的Na0.34Ca0.66Al1.66Si2.34O8长余辉荧光粉。Eu2+离子单独掺杂时,在近紫外光激发下,发射出峰值在425 nm附近的宽带蓝光,并伴随有微弱的余辉;Dy3+离子掺入后,其发光强度和余辉性能都有了明显的提升。对激发/发射光谱、余辉衰减曲线、热释光谱进行了测量与分析,计算了陷阱的深度,并解释了Dy3+离子在该材料中能提升余辉性能的原因。
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钙钛矿太阳能电池已经迅速成为大规模太阳能商业化的有力候选者,因为它们成本较低,易于加工并且目前已经能达到22.1%的光电转化效率(PCE)。通常使用2,2,7,7-四(N,N’-二对甲氧基苯胺)-9,9-螺二芴(Spiro-OMeTAD)作为空穴传输材料,可以有效提高其光电转化效率。然而,其复杂的合成和多步骤纯化使其成本昂贵并且限制了该材料在制造规模生产中的潜力。因此,开发具有高效率和长稳定性的成