【摘 要】
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发光二极管（LED）作为一种半导体固体发光器件,有着一系列的优点:光效高、轻巧便捷、绿色环保,符合当今社会节能降耗的主旋律。当前市面上的紫外光激发的红色荧光粉(Y2O2S:Eu3+、Y2O3:Eu3+)在化学稳定性、发光性能以及环境等方面存在不足。因此,迫切需要探索出紫外光激发下的性能优良的新型红色荧光粉。磷灰石结构化合物凭借其能够为多种掺杂离子提供非等效格位,已成为一类优异的发光基质材料。本论文
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发光二极管（LED）作为一种半导体固体发光器件,有着一系列的优点:光效高、轻巧便捷、绿色环保,符合当今社会节能降耗的主旋律。当前市面上的紫外光激发的红色荧光粉(Y2O2S:Eu3+、Y2O3:Eu3+)在化学稳定性、发光性能以及环境等方面存在不足。因此,迫切需要探索出紫外光激发下的性能优良的新型红色荧光粉。磷灰石结构化合物凭借其能够为多种掺杂离子提供非等效格位,已成为一类优异的发光基质材料。本论文通过调控磷灰石结构M10（XO4）6Z2中阴、阳离子组成,以Eu3+为稀土掺杂发光离子,开发出Ca3M7（BO4）（SiO4）5O(M=Tb3+/Y3+)红色荧光粉,并研究分析了其结构和发光性能,封装了相应的LED器件并获得了基本光电性能参数,与商用紫外激发红色荧光粉相比,其综合性能（发光性能、环境友好等）更佳。得到的结果如下:1、在弱C还原气氛下通过高温固相反应法,在Ca3Tb7（BO4）（SiO4）5O化合物的基础上,制备了Ca3Tb7（BO4）（SiO4）5O:Eu3+红色荧光粉。XRD及结构精修结果表明它具有磷灰石结构,Eu3+占据了Tb3+的格位。该荧光粉在紫外波段存在强吸收,在紫外光激发下的发射光谱以614 nm(Eu3+的~5D0→~7F2)处的红色发射峰为主,当Eu3+的掺杂浓度为0.8 mol%时,发生了浓度淬灭,Tb3+向Eu3+的能量传递效率整体高达约88%以上。内量子效率为37.04%。该荧光粉色纯度约为99%,衰减时间维持在毫秒级,423 K温度下的光致发光强度仍保持在室温的86.5%以上,表明其具有较好的色稳定性和较高的热稳定性。基于其封装的LED器件在偏置电流120 m A驱动下,发射出明亮的红光,表明该红色荧光粉具有潜在的应用价值。2、在Ca3Tb7（BO4）（SiO4）5O:Eu3+化合物的基础上,通过Y3+替换Tb3+,采用高温固相法合成了不同掺杂浓度的新型氧基磷灰石红色荧光粉Ca3Y7（BO4）（SiO4）5O:Eu3+。通过XRD及结构精修证实了该荧光粉为磷灰石结构,Eu3+取代了部分Y3+。在274 nm紫外光激发下,主要发射峰位于614 nm(Eu3+的~5D0→~7F2)。随着Eu3+掺杂量的提升,该荧光粉发生了浓度淬灭,4.0 mol%为最佳掺杂量,交换作用是主要的非辐射能量传递机制。内量子效率为58.2%。同时,该荧光粉的CIE色度坐标接近理想红光,色纯度高于99.79%,衰减时间维持在毫秒级,423 K下的光致发光强度仍保持在室温下的78.97%以上,表现出具有较好的色稳定性和热稳定性。基于其封装的LED器件在偏置电流120 m A驱动下,与紫外芯片封装得到的红光器件能够发出明亮的红光。上述结果表明Ca3Y7（BO4）（SiO4）5O:Eu3+的综合性能优于商用紫外激发红色荧光粉。
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