白光LED用石榴石结构荧光粉Ca 2 MHf 2 （AlO 4 ） 3 :Ce 3+ （M=Y,Gd,La）的制备及其发
发布时间：2021-10-26 13:28
近年来,白色发光二极管（W-LED）凭借效率高,绿色环保等优点被视为理想的照明光源。荧光粉作为W-LED的重要组成部分,极大地影响着W-LED的性能。目前市场上常用的绿色荧光粉主要是β-Sialon:Eu2+,Lu3Al5O12:Ce3+以及Ca3Sc2Si3O12:Ce3+。尽管部分绿色荧光粉已经商用化,但绿色荧光粉依旧存在着种类匮乏、制备工艺复杂、色纯度较低、热稳定性较差等诸多问题。因此迫切需要开发一种新型高效、热稳定性能优异的绿色荧光粉。本文主要针对上述存在问题,设计并首次合成用于W-LED的新型石榴石结构绿色荧光粉Ca2MHf2（AlO4）3:Ce3+（M=Y,Gd,La）,并系统研究了其发光性能及相关机理,具体工作如下:（1）采用高温固相法合成了Ca<...
【文章来源】：渤海大学辽宁省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
白色发光二极管构造图
渤海大学硕士学位论文3国广泛关注，如我国成立的“国家半导体照明工程项目”国家级计划、美国的“固态照明国家研究项目”计划、日本的《21世纪照明技术》计划、欧盟的“彩虹”计划等[12]。2014年，赤崎勇、天野浩和中村修二三位科学家因发明“高亮度蓝色发光二极管”被国际诺贝尔奖委员会授予诺贝尔物理学奖。1.2.2白光LED主要实现方式目前制备W-LED主要有以下两种方式：（1）通过蓝光GaN芯片涂覆钇铝石榴石黄色荧光粉（YAG：Ce3+）制备W-LED[13]，如图1-2（a）所示。这种技术手段缺点是由于黄色荧光粉YAG：Ce3+自身缺乏红光成分从而导致其具有较差的显色指数（Ra<80）以及较高的色温（CCT>7750K），得到的白光也更趋近于冷白光[14]。图1-2（a）蓝色芯片与黄色荧光粉复合获得白光示意图；（b）（近）紫外芯片与三基色荧光粉复合获得白光示意图Figure1-2(a)Schematicdiagramofwhitelightobtainedbycombiningbluechipandyellowphosphorand(b)Schematicdiagramofwhitelightobtainedby(n)UVchipandthreeprimarycolorphosphor.（2）采用近紫外（380~410nm）或紫外（370~380nm）的LED芯片作为激发源，与商用红绿蓝三色荧光粉组合从而制备W-LED[15]，如图1-2（b）所示。（近）紫外芯片与三基色荧光粉复合获得的白光颜色相比较于第一种方式更加容易控制，显色指数也相对较高，且由于紫外光的能量比蓝光高，可激发的荧光粉种类更多。但是由于
白光LED用石榴石结构荧光粉Ca2MHf2(AlO4)3:Ce3+(M=Y,Gd,La)的制备及其发光性能研究4（近）紫外芯片目前工作效率偏低，从而导致使用（近）紫外芯片与红绿蓝三基色荧光粉组合制备得到的W-LED工作效率偏低[16]，不过随着（近）紫外芯片技术的日益成熟，（近）紫外芯片与红绿蓝三基色荧光粉制备W-LED这种技术手段的重要性将会逐渐显现出来。1.3稀土离子发光理论1.3.1稀土元素简介如图1-3所示是最新版元素周期表，表中有两行十分注目，分别为镧系元素（57-71）和锕系元素（89-103），凭借其独特的外层电子构型，镧系元素和锕系元素在光电磁等诸多领域大放异彩。考虑到锕系元素和镧系元素中钷（Pm）均是放射性元素因此不做过多研究，目前研究领域仅限于镧系元素中非放射性元素。具体说来，即镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）和镥（Lu）。因此，人们通常把这14种元素统称为稀土元素（RareEarth），简称为稀土（RE或R）[17]。稀土元素的内层4f轨道在原子序数增加时被电子填充，与此同时这些填充后的4f电子被最外层的5s2和5p6电子屏蔽，正是由于这种特殊的电子结构，为稀土元素内层电子在不同能级间跃迁奠定了基础，也为其在光学领域充当激活剂离子提供了可能[18]。图1-3元素周期表Figure1-3Periodictable.
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析火力发电工程项目划分的必要性[J]. 李祥,杨军宝. 清洗世界. 2020(01)
[2]近紫外LED用荧光粉的研究进展[J]. 郎天春,韩涛,彭玲玲,张进. 材料导报. 2013(23)
[3]GaN材料的应用及研究进展[J]. 任孟德,秦建新,王金亮,陈超,张昌龙. 超硬材料工程. 2013(04)
[4]白色发光二极管用荧光粉研究进展（Ⅰ）——蓝光或近紫外光发射半导体芯片激发的荧光粉[J]. 徐修冬,许贵真,吴占超,汪正良,龚孟濂. 中山大学学报(自然科学版). 2007(05)
[5]红外发光二级管（LED）工作原理与特性[J]. 林家明,李为. 光学技术. 1993(04)
博士论文
[1]Ce3+/Eu2+掺杂SrLiAl3N4基发光材料的制备及构效关系研究[D]. 崔殿鹏.北京科技大学 2018
[2]近紫外及蓝光激发的LED用氧化物基发光材料的制备及其性能研究[D]. 丁鑫.兰州大学 2018
[3]白光LED用荧光材料的制备与性能研究[D]. 严小松.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]基于溶剂和组分工程的钙钛矿结晶调控及其光伏器件性能研究[D]. 邵智猛.太原理工大学 2019
[2]稀土掺杂硅酸盐荧光粉的结构与发光性能的调控研究[D]. 周珺.中国地质大学(北京) 2016
[3]白光LED用铝酸盐基红色荧光粉的制备及发光性能研究[D]. 彭旭东.合肥工业大学 2016
[4]两种矿物结构发光材料的基质调控及其荧光、长余辉发光性能研究[D]. 罗懿.中国地质大学(北京) 2015
[5]白光LED用非稀土红色荧光材料SrAl12O19:Mn4+的研究[D]. 辛小东.内蒙古大学 2014
本文编号：3459588
【文章来源】：渤海大学辽宁省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
白色发光二极管构造图
渤海大学硕士学位论文3国广泛关注，如我国成立的“国家半导体照明工程项目”国家级计划、美国的“固态照明国家研究项目”计划、日本的《21世纪照明技术》计划、欧盟的“彩虹”计划等[12]。2014年，赤崎勇、天野浩和中村修二三位科学家因发明“高亮度蓝色发光二极管”被国际诺贝尔奖委员会授予诺贝尔物理学奖。1.2.2白光LED主要实现方式目前制备W-LED主要有以下两种方式：（1）通过蓝光GaN芯片涂覆钇铝石榴石黄色荧光粉（YAG：Ce3+）制备W-LED[13]，如图1-2（a）所示。这种技术手段缺点是由于黄色荧光粉YAG：Ce3+自身缺乏红光成分从而导致其具有较差的显色指数（Ra<80）以及较高的色温（CCT>7750K），得到的白光也更趋近于冷白光[14]。图1-2（a）蓝色芯片与黄色荧光粉复合获得白光示意图；（b）（近）紫外芯片与三基色荧光粉复合获得白光示意图Figure1-2(a)Schematicdiagramofwhitelightobtainedbycombiningbluechipandyellowphosphorand(b)Schematicdiagramofwhitelightobtainedby(n)UVchipandthreeprimarycolorphosphor.（2）采用近紫外（380~410nm）或紫外（370~380nm）的LED芯片作为激发源，与商用红绿蓝三色荧光粉组合从而制备W-LED[15]，如图1-2（b）所示。（近）紫外芯片与三基色荧光粉复合获得的白光颜色相比较于第一种方式更加容易控制，显色指数也相对较高，且由于紫外光的能量比蓝光高，可激发的荧光粉种类更多。但是由于
白光LED用石榴石结构荧光粉Ca2MHf2(AlO4)3:Ce3+(M=Y,Gd,La)的制备及其发光性能研究4（近）紫外芯片目前工作效率偏低，从而导致使用（近）紫外芯片与红绿蓝三基色荧光粉组合制备得到的W-LED工作效率偏低[16]，不过随着（近）紫外芯片技术的日益成熟，（近）紫外芯片与红绿蓝三基色荧光粉制备W-LED这种技术手段的重要性将会逐渐显现出来。1.3稀土离子发光理论1.3.1稀土元素简介如图1-3所示是最新版元素周期表，表中有两行十分注目，分别为镧系元素（57-71）和锕系元素（89-103），凭借其独特的外层电子构型，镧系元素和锕系元素在光电磁等诸多领域大放异彩。考虑到锕系元素和镧系元素中钷（Pm）均是放射性元素因此不做过多研究，目前研究领域仅限于镧系元素中非放射性元素。具体说来，即镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）和镥（Lu）。因此，人们通常把这14种元素统称为稀土元素（RareEarth），简称为稀土（RE或R）[17]。稀土元素的内层4f轨道在原子序数增加时被电子填充，与此同时这些填充后的4f电子被最外层的5s2和5p6电子屏蔽，正是由于这种特殊的电子结构，为稀土元素内层电子在不同能级间跃迁奠定了基础，也为其在光学领域充当激活剂离子提供了可能[18]。图1-3元素周期表Figure1-3Periodictable.
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析火力发电工程项目划分的必要性[J]. 李祥,杨军宝. 清洗世界. 2020(01)
[2]近紫外LED用荧光粉的研究进展[J]. 郎天春,韩涛,彭玲玲,张进. 材料导报. 2013(23)
[3]GaN材料的应用及研究进展[J]. 任孟德,秦建新,王金亮,陈超,张昌龙. 超硬材料工程. 2013(04)
[4]白色发光二极管用荧光粉研究进展（Ⅰ）——蓝光或近紫外光发射半导体芯片激发的荧光粉[J]. 徐修冬,许贵真,吴占超,汪正良,龚孟濂. 中山大学学报(自然科学版). 2007(05)
[5]红外发光二级管（LED）工作原理与特性[J]. 林家明,李为. 光学技术. 1993(04)
博士论文
[1]Ce3+/Eu2+掺杂SrLiAl3N4基发光材料的制备及构效关系研究[D]. 崔殿鹏.北京科技大学 2018
[2]近紫外及蓝光激发的LED用氧化物基发光材料的制备及其性能研究[D]. 丁鑫.兰州大学 2018
[3]白光LED用荧光材料的制备与性能研究[D]. 严小松.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]基于溶剂和组分工程的钙钛矿结晶调控及其光伏器件性能研究[D]. 邵智猛.太原理工大学 2019
[2]稀土掺杂硅酸盐荧光粉的结构与发光性能的调控研究[D]. 周珺.中国地质大学(北京) 2016
[3]白光LED用铝酸盐基红色荧光粉的制备及发光性能研究[D]. 彭旭东.合肥工业大学 2016
[4]两种矿物结构发光材料的基质调控及其荧光、长余辉发光性能研究[D]. 罗懿.中国地质大学(北京) 2015
[5]白光LED用非稀土红色荧光材料SrAl12O19:Mn4+的研究[D]. 辛小东.内蒙古大学 2014
本文编号：3459588
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