两种新型硅酸盐荧光材料的制备与发光性能研究

发布时间：2017-08-10 10:11

  本文关键词：两种新型硅酸盐荧光材料的制备与发光性能研究

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【摘要】：作为新一代的照明光源,白光发光二极管(light emitting diodes,LED)由于具有较高的效率、较长的使用寿命、低能耗等优良性能,受到了人们的广泛关注。目前荧光转化型白光LED(简称pc-LED)是应用最广泛的获得白光的途径,其中荧光材料作为pc-LED的重要组成部分,成为目前的研究热点。目前pc-LED获得白光的方式主要有蓝光芯片复合YAG:Ce3+黄色荧光粉和(近)紫外芯片复合红、绿蓝三基色荧光粉两种方案。而硅酸盐由于其较好的化学与热稳定性,简单的合成工艺,廉价的原料可以作为优良的荧光材料基质。本论文选取了两种硅酸盐作为荧光材料的基质,系统的研究了它们的结构信息以及发光性能。主要内容如下:第一部分:通过高温固相法,制备了Eu3+,Tb3+,Ce3+掺杂的ZnO-Y2Si2O7(YZO)。发现由于等比例ZnO的加入使得Y2Si2O7(YSO)发生了相变。相对于YSO,Eu3+,Tb3+和Ce3+掺杂的YZO的发光强度有了较大的提高。其中YZO:0.75Eu3+的发射强度可达商用荧光粉Y2O3:Eu3+的40%。并利用Eu3+作为结构探针,根据“Judd Ofelt”理论,通过比较Eu3+掺杂的YZO和YSO的发射光谱发现Eu3+在YSO和YZO中占据着反演对称和非对称的格位,处于完全不同的晶体场环境。同时通过比较YZO和YSO对Ce3+的光谱的影响,同样得到了类似的结论。第二部分:通过高温固相法,制备了一种全新的硅酸盐无机化合物MgGd4Si3O13,通过结构精修,确定了这种新的化合物的晶体结构。通过分析未掺杂的MgGd4Si3O13的光谱性质,讨论了基质中存在的两种缺陷能级。由于Ce3+由于在基质中占据不同的格位,从而在不同的激发波长下得到颜色可调的发射光谱。制备了MgGd4Si3O13:0.08Ce3+,xTb3+(0"fx"f0.7)系列样品,通过结构精修,讨论了Ce3+,Tb3+共掺时的占位情况,通过分析光谱,讨论了占据两种格位的Ce3+对Tb3+的能量传递现象。在298 nm和340 nm的激发下,MgGd4Si3O13:0.08Ce3+,0.7Tb3+的发射强度相对于单掺Tb3+的样品提高了约5.43%和99%,发现通过调节Tb3+的浓度,可以实现MgGd4Si3O13:0.08Ce3+,xTb3+(0"fx"f0.7)系列样品从蓝光到绿光的颜色可调。测试了MgGd4Si3O13:0.08Ce3+,0.7Tb3+样品在阴极射线激发下的各项性能参数,发现其具有良好的导电性以及在阴极射线持续照射下的稳定性。
【关键词】：白光LED 硅酸盐 晶体结构 光谱
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN104.3;TN312.8
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-24
• 1.1 白光LED概述8-12
• 1.2 (近)紫外LED芯片用发光材料研究进展12-18
• 1.2.1 三种典型(近)紫外LED芯片用发光材料介绍12-14
• 1.2.2 (近)紫外LED用硅酸盐发光材料概述14-18
• 1.3 选题意义、思路及论文结构18-21
• 1.3.1 选题意义18-19
• 1.3.2 选题思路及内容19
• 1.3.3 论文结构19-21
• 参考文献21-24
• 第二章 实验24-30
• 2.1 样品的制备24-25
• 2.1.1 样品的制备方法24
• 2.1.2 实验原料24-25
• 2.1.3 实验设备25
• 2.2 样品的测试与表征25-30
• 2.2.1 X-射线粉末衍射25-26
• 2.2.2 UV-VUV光谱及变温光谱26-27
• 2.2.3 荧光寿命27
• 2.2.4 UV-VIS吸收、反射光谱27-28
• 2.2.5 阴极射线光谱28
• 2.2.6 荧光效率28-29
• 2.2.7 CIE色度坐标29-30
• 第三章 Eu~(3+),Tb~(3+),Ce~(3+)掺杂的ZnO-Y_2Si_2O_7的制备及发光性能研究30-38
• 3.1 引言30
• 3.2 实验30-31
• 3.3 测试结果及分析31-36
• 3.3.1 Y_2Si_2O_7-ZnO (YZO)的物相分析31-32
• 3.3.2 Eu~(3+),Tb~(3+),Ce~(3+)掺杂的ZnO-Y2Si_2O_7的光谱分析32-36
• 3.4 本章小结36-37
• 参考文献37-38
• 第四章 Ce~(3+),Tb~(3+)掺杂的MgGd_4Si_3O_(13)的制备及发光性能研究38-62
• 4.1 引言38
• 4.2 实验38-39
• 4.3 实验结果与讨论39-59
• 4.3.1 MgGd_4Si_3O_(13)的晶体结构分析39-40
• 4.3.2 未掺杂MgGd_4Si_3O_(13)的光谱测试结果及能级分析40-43
• 4.3.3 Ce~(3+)掺杂的MgGd_4Si_3O_(13)的光谱测试及分析43-45
• 4.3.4 Tb~(3+)掺杂的MgGd_4Si_3O_(13)的光谱测试及分析45-46
• 4.3.5 Ce~(3+),Tb~(3+)共掺的MgGd_4Si_3O_(13)的晶体结构及能量传递现象分析46-57
• 4.3.6 Tb~(3+)及Ce~(3+),Tb~(3+)共掺的MgGd_4Si_3O_(13)的阴极射线光谱测试及分析57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 参考文献60-62
• 第五章 结论与展望62-64
• 5.1 主要结论62
• 5.2 研究展望62-64
• 在校期间的研究成果64-65
• 致谢65

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本文编号：650143