Eu掺杂硅铝酸盐发光特性研究
发布时间：2021-10-30 13:53
21世纪以来,环境问题越来越严峻,气候变化也越来越明显,为了减少对环境的污染,改善气候变化加剧的问题,研究者们都积极的寻找一种新型的能源能够替代目前使用的对环境污染严重的化石燃料。白光发光二极管（w-LED）作为新一代的照明源,由于其突出的优点,如低功耗、长寿命、物理和化学特性的良好稳定性以及特殊的无汞特性,被认为是替代荧光灯和白炽灯的优秀照明光源。因此,w-LEDs的制造和改进已成为一个重要而迫切的课题。要制造性能优良的w-LED,就必须对所使用的荧光粉进行优化,所以目前研究的重点就是制备热稳定性好,发光效率也较高的荧光粉。通过将YAG:Ce3+与InGaN芯片结合制造的w-LED是目前使用最广泛的,但是其由于红光的缺陷,相关色温（CCT,Tc>5500K）较高并且显色指数（CRI,Ra<80）较低。对于整个W-LED系统,由于制造复杂、发射颜色的再吸收以及每种磷光体的不同老化速率,出现了诸如高成本和发光效率低之类的几个缺点。因此,开发一种能被紫外光有效激发、同时提高发光效率、提高CRI的单相白光发射荧光粉是成为缓解照明问题的根源。本文采用高温固相法...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LED的结构以及发光原理图
重庆理工大学硕士学位论文14原因并根据这个结果制备出发光可调，热稳定性好且发光性能好的白光LED荧光粉。1.5.2研究方法（1）查阅文献：前期通过对相关制备硅酸盐掺杂Eu文献和书籍的查阅，了解荧光粉的发光原理，尤其是稀土离子能级图中表示的能级与发光光谱对应的关系。阅读文献，找出相似材料制备方法以及所需环境温度。了解荧光粉的表征手法，并学习使用相关仪器。通过对别人文献中表征的结果来分析其所制得的荧光粉各方面性能的优劣。为后面实验做好相关准备。（2）实施实验：通过之前积累的知识，研究各种材料的化学性质以及发光性能，综合考虑实验成本后选择制备所需的硅酸盐掺杂Eu荧光粉的材料。综合前人的研究，本课题选择的硅酸盐为MLa9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(M=Ca,SrBa)，SrA9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(A=Lu,Y,Sc)以及Sr4Y6(AlO4)x(SiO4)6-xO(1-x/2):yEu。实验中通过对三类硅酸盐的发光情况控制变量单一并进行对比，得出所改变的阳离子对基质发光情况的影响。实验研究思路如图1.2所示。图1.2实验分析思路图1.5.3研究内容（1）实验室制备硅酸盐MLa9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(M=Ca,Sr,Ba)，改变基质中阳离子的成分，观察晶体结构的变化。测试XRD，并分析相的纯度。测试荧光光谱，结合阳离子改变后导致的晶体结构的变化分析发光光谱形状，强度峰值位置发生变化的原因。测试荧光粉的荧光寿命、热稳定性。
重庆理工大学硕士学位论文22Sr,Ba)，并从发射光谱、寿命、热稳定性等方面分析了该荧光粉对于白光LED的实际应用价值。3.2实验实验采用传统的高温固相反应法制备了MLa9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(M=Ca,Sr,Ba)。根据化学计量比对CaCO3(A.R.)，BaCO3(A.R.)，SrCO3(A.R.)，Al2O3(A.R.)，SiO2(A.R.)，BaCO3(A.R.)和Eu2O3(A.R.)的原料进行称重并将各种粉体混合后，倒入玛瑙研钵中，充分研磨40分钟，之后将研磨好的粉体装入小氧化铝坩埚中，再将氧化铝小坩埚放入装有碳棒和碳粉的大坩埚中，盖上盖子后放入马弗炉中以1350℃煅烧6小时。在炉中冷却到室温后，将样品取出，再次研磨。煅烧工艺的升温降温时间曲线如下图所示：图3.1煅烧工艺的升温降温时间曲线图3.3结果与讨论3.3.1MLa9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(M=Ca,Sr,Ba)结构与物相分析用XRD对合成样品的晶体结构和相纯度进行了研究。图3.2展示的是CaLa9(AlO4)(SiO4)5O2:0.04Eu，SrLa9(AlO4)(SiO4)5O2:0.04Eu和BaLa9(AlO4)(SiO4)5O2:0.04Eu样品与SrLa9(Si5.5Al0.5O24)O2.25标准卡片(ICSD416670)对比的XRD图谱。通过对比可以发现，制备的样品与标准卡片展示出的衍射峰没有明显差异，说明合成的样品是纯相，没有其他杂项。不同的阳离子取代基并没有引起衍射角和衍射峰的相对强度的较大变化，也没有观察到额外的衍射峰，这说明这三种
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率LED显示屏的设计[J]. 段振棋. 电子技术与软件工程. 2018(02)
[2]LED自由立体显示系统交错阶梯狭缝光栅的设计[J]. 李文华,张志文,孙亚波,赵晓辉,张连水,党伟. 河北大学学报(自然科学版). 2017(06)
[3]LED用La2（WO4）3∶Eu3+红色荧光粉合成及光谱性能[J]. 廖金生,游航英,温和瑞,陈景林,游维雄,魏银伟. 光子学报. 2011(05)
[4]大功率白光LED封装技术对器件寿命的影响[J]. 涂招莲,王国定. 半导体技术. 2010(02)
[5]LED——新一代照明光源[J]. 王晓明,郭伟玲,高国,沈光地. 现代显示. 2005(07)
博士论文
[1]白光LED用荧光粉的合成与光谱性能研究[D]. 孔丽.吉林大学 2008
硕士论文
[1]稀土离子掺杂硅铝酸盐荧光粉的发光性能和应用研究[D]. 徐成义.吉林大学 2018
[2]单相可调硅酸盐荧光粉的发光特性研究[D]. 王婉荣.重庆理工大学 2018
[3]稀土掺杂钼酸盐、磷酸盐LED荧光粉的制备与发光性能研究[D]. 黄保裕.广东工业大学 2016
[4]硅酸盐发光材料的制备与荧光性能研究[D]. 赵嘉彤.哈尔滨理工大学 2016
[5]白光LED用氧基磷灰石硅酸盐荧光粉荧光性质研究[D]. 许苹.温州大学 2015
本文编号：3466846
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LED的结构以及发光原理图
重庆理工大学硕士学位论文14原因并根据这个结果制备出发光可调，热稳定性好且发光性能好的白光LED荧光粉。1.5.2研究方法（1）查阅文献：前期通过对相关制备硅酸盐掺杂Eu文献和书籍的查阅，了解荧光粉的发光原理，尤其是稀土离子能级图中表示的能级与发光光谱对应的关系。阅读文献，找出相似材料制备方法以及所需环境温度。了解荧光粉的表征手法，并学习使用相关仪器。通过对别人文献中表征的结果来分析其所制得的荧光粉各方面性能的优劣。为后面实验做好相关准备。（2）实施实验：通过之前积累的知识，研究各种材料的化学性质以及发光性能，综合考虑实验成本后选择制备所需的硅酸盐掺杂Eu荧光粉的材料。综合前人的研究，本课题选择的硅酸盐为MLa9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(M=Ca,SrBa)，SrA9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(A=Lu,Y,Sc)以及Sr4Y6(AlO4)x(SiO4)6-xO(1-x/2):yEu。实验中通过对三类硅酸盐的发光情况控制变量单一并进行对比，得出所改变的阳离子对基质发光情况的影响。实验研究思路如图1.2所示。图1.2实验分析思路图1.5.3研究内容（1）实验室制备硅酸盐MLa9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(M=Ca,Sr,Ba)，改变基质中阳离子的成分，观察晶体结构的变化。测试XRD，并分析相的纯度。测试荧光光谱，结合阳离子改变后导致的晶体结构的变化分析发光光谱形状，强度峰值位置发生变化的原因。测试荧光粉的荧光寿命、热稳定性。
重庆理工大学硕士学位论文22Sr,Ba)，并从发射光谱、寿命、热稳定性等方面分析了该荧光粉对于白光LED的实际应用价值。3.2实验实验采用传统的高温固相反应法制备了MLa9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(M=Ca,Sr,Ba)。根据化学计量比对CaCO3(A.R.)，BaCO3(A.R.)，SrCO3(A.R.)，Al2O3(A.R.)，SiO2(A.R.)，BaCO3(A.R.)和Eu2O3(A.R.)的原料进行称重并将各种粉体混合后，倒入玛瑙研钵中，充分研磨40分钟，之后将研磨好的粉体装入小氧化铝坩埚中，再将氧化铝小坩埚放入装有碳棒和碳粉的大坩埚中，盖上盖子后放入马弗炉中以1350℃煅烧6小时。在炉中冷却到室温后，将样品取出，再次研磨。煅烧工艺的升温降温时间曲线如下图所示：图3.1煅烧工艺的升温降温时间曲线图3.3结果与讨论3.3.1MLa9(AlO4)(SiO4)5O2:Eu(M=Ca,Sr,Ba)结构与物相分析用XRD对合成样品的晶体结构和相纯度进行了研究。图3.2展示的是CaLa9(AlO4)(SiO4)5O2:0.04Eu，SrLa9(AlO4)(SiO4)5O2:0.04Eu和BaLa9(AlO4)(SiO4)5O2:0.04Eu样品与SrLa9(Si5.5Al0.5O24)O2.25标准卡片(ICSD416670)对比的XRD图谱。通过对比可以发现，制备的样品与标准卡片展示出的衍射峰没有明显差异，说明合成的样品是纯相，没有其他杂项。不同的阳离子取代基并没有引起衍射角和衍射峰的相对强度的较大变化，也没有观察到额外的衍射峰，这说明这三种
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率LED显示屏的设计[J]. 段振棋. 电子技术与软件工程. 2018(02)
[2]LED自由立体显示系统交错阶梯狭缝光栅的设计[J]. 李文华,张志文,孙亚波,赵晓辉,张连水,党伟. 河北大学学报(自然科学版). 2017(06)
[3]LED用La2（WO4）3∶Eu3+红色荧光粉合成及光谱性能[J]. 廖金生,游航英,温和瑞,陈景林,游维雄,魏银伟. 光子学报. 2011(05)
[4]大功率白光LED封装技术对器件寿命的影响[J]. 涂招莲,王国定. 半导体技术. 2010(02)
[5]LED——新一代照明光源[J]. 王晓明,郭伟玲,高国,沈光地. 现代显示. 2005(07)
博士论文
[1]白光LED用荧光粉的合成与光谱性能研究[D]. 孔丽.吉林大学 2008
硕士论文
[1]稀土离子掺杂硅铝酸盐荧光粉的发光性能和应用研究[D]. 徐成义.吉林大学 2018
[2]单相可调硅酸盐荧光粉的发光特性研究[D]. 王婉荣.重庆理工大学 2018
[3]稀土掺杂钼酸盐、磷酸盐LED荧光粉的制备与发光性能研究[D]. 黄保裕.广东工业大学 2016
[4]硅酸盐发光材料的制备与荧光性能研究[D]. 赵嘉彤.哈尔滨理工大学 2016
[5]白光LED用氧基磷灰石硅酸盐荧光粉荧光性质研究[D]. 许苹.温州大学 2015
本文编号：3466846
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