白光LED用长波段发射荧光体的制备与研究

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本文针对蓝光、紫光、近紫外LED芯片分别合成了三种可调光的荧光粉,分别为:Tb2.94Al5-2xMgxSixO12:Ce3+0.06(0≦x≦0.6)、Sr3AlxSi1-x05:Ce3+, Eu2+以及具有自组装花状形貌的纳米Gd2O2S:Eu3+及Gd2O2S:xYb3+,0.01Er3+荧光体。在本文第二章中我们通过了固相烧结的方法,制备了一系列Mg-Si共掺杂Tb2.94Al5-2xMgxSixO12:Ce3+0.06(0≦x≦0.6)样品。该荧光粉通过调节Mg-Si的掺杂量,其色坐标可在(0.457,0.539)至(0.512,0.483)之间调节。与460nm蓝光芯片复合后,其白光色温可从4900K调节至3500K,可适用于多种场合的需求。同时我们使用了X射线衍射结合Rietveld精修确定了Mg2+-Si4+离子掺杂的格位、周围晶体环境及掺杂后晶体结构的变化情况。之后,本文结合了结构数据,分析讨论了发射光谱发生红移的原因:由于Ce3+离子5d能级能量中心位移的增加(能量中心位置的下降)弥补了晶体场劈裂的减小,从而最终使发射光谱产生了红移。在本文第三章节中我们研究了正三价B3+,A13+及Ga3+离子作为电荷补偿剂对Sr3Si05:Ce3+荧光体荧光性能的影响。通过使用X射线衍射精修及光谱分析,我们发现除B3+离子外,A13+及Ga3+离子均可用做电荷补偿剂补偿Sr3Si05:Ce3+荧光体电荷失衡,并且A13+离子作为电荷补偿剂效果最好;之后,通过在Sr2.975-yAl0.025Si0.97505:Ce0.025+共掺杂Eu2+离子研究了A13+离子在Ce3+-Eu2+共掺杂Sr3SiOs中必不可少的作用;通过调节Eu2+离子浓度使荧光体Sr2.975-yAl0.025Si0.97505:Ce0.0253+,yEu2+发射光谱往长波方向移动、峰位从530nm至580nm调节、色坐标从(0.342,0.518)至(0.442,0.479)范围内调节,与420nm LED芯片复合后白光色温可从8500K至3700K之间调节,满足了暖色光照明需求,同时也拓宽了Sr3SiOs体系荧光粉应用范围。在第四章中我们主要开发了一种温和的、简易的方法制备Gd2O2S纳米材料。在本章节中,我们主要使用乙二胺与乙醇的混合溶液作为溶剂,并且加入一定量的油胺作为稳定剂。制备了一种由正六边形小片自组装的花状纳米Gd2O2S颗粒,并对成相条件、形貌调控等做了系列的讨论;最后,我们使用Eu3+离子掺杂Gd2O2S制得了花状纳米荧光体,在360nm近紫外光激发下,发出明亮的红光,可用在近紫外激发白光LED红粉。最后,我们使用Yb3+与Er3+离子共掺杂Gd2O2S,成功制备了Gd2O2S:xYb3+,0.01Er3+上转换纳米荧光材料,通过调节Yb3+的浓度使其光色可在绿光与橙光区调节。
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