【摘 要】
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作为第四代绿色照明光源,白光LED拥有许多优异的特性,受到了科学家们的广泛关注。其中,以荧光转换型白光LED（pc-WLEDs）最受青睐,其主要性能很大程度上取决于所用荧光材料的发光特性。因此,研制出发光性能优异、符合LED器件需求的荧光材料具有重大意义。硅酸盐材料因具有合成简单、热稳定性好、结构稳定且种类丰富等优点,引起了科研工作者的广泛研究。本论文利用传统的高温固相法,以硅酸盐材料为基质,Eu
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作为第四代绿色照明光源,白光LED拥有许多优异的特性,受到了科学家们的广泛关注。其中,以荧光转换型白光LED（pc-WLEDs）最受青睐,其主要性能很大程度上取决于所用荧光材料的发光特性。因此,研制出发光性能优异、符合LED器件需求的荧光材料具有重大意义。硅酸盐材料因具有合成简单、热稳定性好、结构稳定且种类丰富等优点,引起了科研工作者的广泛研究。本论文利用传统的高温固相法,以硅酸盐材料为基质,Eu2+、Eu3+、Ce3+为激活剂,制备出了一系列性能优异的荧光材料。详细研究了其晶体结构、发光特性以及在LED中的应用,探索了离子占位、晶体结构调控对发光性能的影响。具体的研究成果包括以下三个方面:（1）利用传统高温固相法制备了KBa Sc Si2O7:Eu2+/Ce3+硅酸盐青/绿色荧光粉,通过结构分析确定Eu2+和Ce3+分别占据Ba2+和Sc3+的格位。荧光光谱分析表明了这两种荧光粉的激发光谱均能覆盖紫外光区域,范围分别为290-450 nm和300-400 nm;在紫外激发下,其分别拥有青光（488 nm）和绿光（516 nm）宽带发射。同时,它们都具有相对优异的热稳定性和较高的量子效率。最后,我们将制备的KBa Sc Si2O7:Eu2+蓝绿荧光粉与商业的Ca Al Si N3:Eu2+红色荧光粉混合后,与365 nm紫外芯片组合构建了暖白色LED器件,相关色温为3770 K,显色指数为88.6,色度坐标为（0.3898,0.3692）,发光效率为21 lm/W,证明了其在白光LED上的应用潜力。（2）通过高温固相法合成了新颖的K3Gd Si2O7:Eu2+/Eu3+/Ce3+硅酸盐荧光材料,实现了同一种基质中三种离子的不同占位,而且发现了Eu2+和Eu3+在同一个基质晶体中的共存红光发射。所制备的K3Gd Si2O7:Eu和K3Gd Si2O7:Ce3+荧光粉的激发光谱范围分别为285-500 nm和300-415 nm;在紫外激发下,分别展现出橙红光（650 nm）和绿光（515 nm）宽带发射,有望在单一基质中混合实现暖白光LED。此外,还通过理论计算分析了两种荧光粉的不同热猝灭性能。（3）通过传统的高温固相反应法制备了一系列NaBaScSi2O7:Eu2+,NaBaLuSi2O7:Eu2+和NaBaSczLu1-zSi2O7:0.002Eu2+（0≤z≤1）荧光粉,在前两种单基质荧光粉的基础上研究了Na BaSczLu1-zSi2O7:0.002Eu2+在结构和发光性能方面的调控。通过物相结构分析表明Eu2+离子进入的是Na1的格位,Sc3+离子对Lu3+离子的取代将导致晶胞结构的减小和Na1-O平均键长的缩短,致使晶体场强度的增强和劈裂能量的增大;光谱分析证明,激发光谱覆盖整个紫外光区域（265-455 nm）,发射光谱强度可提升至2.92倍,发射峰向长波长移动（从485 nm到504 nm）,发光逐渐从蓝绿光区域移动到纯绿光区域。此外,通过晶体结构调控可提高荧光粉的热稳定性,在423 K温度下的发射光谱强度可提升至室温下的94%。这些结果均表明,通过结构和发光性能的调控,可以大幅度促进荧光粉在白光LED上的广泛应用。
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