论文部分内容阅读
白光发光二极管(LED)由于其具有体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快等优点,被誉为第四代照明光源,应用前景十分广阔。而其中利用荧光粉转换实现白光LED是现今研究的主流。目前主要采用以下两种方法:第一种方法即用蓝光LED结合发黄光的荧光粉,或者用蓝光LED配合发绿色光和发红色光的荧光粉,合成白光;第二种方法采用紫外或近紫外LED去激发红、绿、蓝三种荧光粉产生白光。两种方法各有优势,第一种方法效率较高,适合普通照明。第二种方法组合的白光LED则可实现高显色性和好的彩稳定性,在高质量和特种照明领域具有重要应用。目前,适合蓝光LED发绿色光荧光粉及适合紫外管芯发出红绿蓝的单一基质荧光粉十分缺乏。因此为获得高效率与高质量白光,迫切需要研制新型荧光粉。本论文选择Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+,Mn2+及BaMg2Al6Si9O30:Eu2+, Tb3+, Mn2+荧光粉材料体系,系统地研究Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+,Mn2+材料在蓝光及BaMg2Al6Si9O30:Eu2+, Tb3+, Mn2+材料在近紫外光激发下的发光特性、能量传递过程及机理,具体的研究内容及结果如下:1.利用高温固相法于还原气氛下制备了Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+荧光粉。Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+荧光粉的合成是通过在(2-x)CaO-xZnO-SiO2-CaCl2(0≤x≤1.1)体系中逐渐变化x得到。实验表明,随着Zn的含量增加,样品的相逐渐由Ca3SiO4Cl2转变为Ca8Zn(SiO4)4Cl2,期间伴随着样品在450nm处的激发位置逐渐增强。在蓝光激发下,对Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+与目前热点荧光粉发光强度进行了比较。可以看出,Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+的发光积分强度是目前热点绿色荧光粉Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+的1.3倍,并与Ca3Sc2Si3O12:Ce3+相近。利用测得的漫反射与荧光寿命数据,分析了Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+发光增强的原因,证实了加Zn增强的原因主要是吸收增强引起的。将所得绿色Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+荧光粉与蓝光管芯进行封装,制成了色纯度好的绿光LED。表明Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+荧光粉作为绿色荧光材料非常适合应用于蓝光基LED。2.研究了Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+,Mn2+中Eu2+向Mn2+能量传递的动力学过程。在Ca8Zn(SiO4)4Cl2:Eu2+,Mn2+中,观察到了来自Mn2+的4T1-6A1的黄光发射,实现了Eu2+向Mn2+的高效敏化发光。利用测得的荧光寿命数据。分别计算了理论和实验与Mn2+掺杂浓度相关的Eu2-向Mn2+能量传递的速率、效率及发射强度比等微观参量。理论与实验符合的非常好。3.利用高温固相法制备了一种全彩色白光BaMg2Al6Si9O30:Eu2+, Tb3+, Mn2+荧光粉。通过对荧光光谱,能量传递效率,以及寿命的研究,证实了Eu2+-Mn2+和Eu2--Tb3+之间的能量传递。在BaMg2Al6Si9O30:Eu2+体系中,发射光谱由两个谱带组成,分别位于370,450nm处。其中,370nm的发射带为Eu2+(I)占据Ba2+离子处于弱场的发射,而450nm的发射带为Eu2+(Ⅱ)占据Mg2+离子处于强场的发射。分析表明Tb3+的能量主要来源于Eu2+(Ⅱ),而Mn2+的能量是由Eu2+(I)和Eu2+(Ⅱ)共同贡献的。在365nm近紫外光激发下,观察到材料具有白光发射,白光是由450nm,540nm,和610nm的三个谱带组成,分别来源于Eu2+, Tb3+, Mn2+的发射。通过控制Tb3+/Mn2-的相对含量,可以得到色坐标为(0.31,0.30),显色指数为90,色温为5374K的单一白光。实验表明,该单一白光荧光粉在新一代白光照明领域具有广阔的应用前景。4.通过在BaMg2Al6Si9O30:Eu2+, Mn2+中利用Sr取代Ba,获得了SrMg2Al6Si9O30:Eu2-, Mn2+。研究了Sr取代Ba中光谱的变化过程。深入探讨了SrMg2Al6Si9O30:Eu2+, Mn2+中Eu2+向Mn2+能量传递的动力学过程。比较了BaMg2Al6Si9O30:Eu2+, Mn2+与SrMg2Al6Si9O30:Eu2+, Mn2-的温度特性,其间的差异主要是由不同的激活能造成的。