白光LED用稀土荧光粉体的制备及发光性能研究

发布时间：2017-04-04 15:06

  本文关键词：白光LED用稀土荧光粉体的制备及发光性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：白光LED由于具有使用寿命长，节能环保，耐恶劣环境，，和许多其他的优点，被认为是二十一世纪能够取代白炽灯和荧光灯的第四代光源。由于肉眼对紫外光不可见，紫外近紫外激发型白光LED的颜色只由荧光粉本身所决定，因此其显色指数高，稳定性较好。所以近年来，用紫外光或者近紫外光芯片激发的红、绿、蓝三基色荧光粉成为目前一个研究的热点。高温固相法是合成稀土掺杂荧光材料传统的和应用最多的方法，其制备方法简单，只要控制好温度和焙烧时间，样品成功率高。 本论文主要采用高温固相法，在碱土硅酸盐及碱土卤硅酸盐中掺杂稀土铕离子，合成新型的可被紫外光激发的荧光粉SrAl2Si2O8:Eu2+和荧光粉Sr5SiO4-Cl6:Eu2+，研究稀土Eu2+离子的掺杂含量、合成样品的烧结温度、样品烧结过程的保温时间、煅烧过程中加入助熔剂的含量等条件对发光体性能的影响，并用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、荧光光谱分析（FL）、红外光谱测试分析（FT-IR）、差热-热重分析（TG-DTA）等手段对所制备的荧光粉体的发光性能和荧光粉的物相组成进行了研究，探讨这两种粉体在白光LED上应用的可行性。 1.采用高温固相法，以SrCO3、Al(OH)3、SiO2、Eu2O3为原料，硼酸做为助熔剂，在C还原气氛下，合成了荧光粉SrAl2Si2O8:Eu2+，实验确定了Eu2+离子的最佳参杂浓度，煅烧所需要的温度，烧结过程中最佳的保温时间以及烧结过程中助溶剂H3BO3的含量等因素，并且研究了这些因素对所制备的SrAl2Si2O8:Eu2+荧光粉的物相组成以及荧光粉的光学性能的影响。对SrAl2Si2O8:Eu2+进行紫外激发光谱和发射光谱分析，该粉体的激发光谱和发射光谱均为宽带谱，在360nm的紫外光激发下，可发射出波长为400~420nm的蓝光，有望作为紫外激发三基色荧光粉中蓝色荧光粉，并且应用于白光LED中。 2.采用高温固相法，以SrCO3、SrCl2·6H2O、SiO2、Eu2O3为原料，硼酸做为助熔剂，在C还原气氛下合成稀土Eu2+离子参杂的Sr5SiO4Cl6:Eu2+荧光粉。用X射线衍射仪来检测晶体结构，用光谱仪测试发光性能，用扫描电镜观察粉末形貌。实验确定了Eu2+离子的最佳参杂浓度，烧结过程中最佳的保温时间、煅烧所需要的最佳温度，以及烧结过程中助溶剂H3BO3的最佳含量。并且分别研究了他们对所制备的Sr5SiO4Cl6:Eu2+荧光粉的物相组成以及荧光粉的光学性能的影响。在380nm紫外光的激发下，Sr5SiO4Cl6:Eu2+材料呈现出从400~550nm的宽带发射，得到峰值为410nm和445nm的两个非常明显的发射峰。这说明，Sr5SiO4Cl6:Eu2+荧光粉是一种高效的适用于紫外光激发的白光LED用蓝色荧光粉体。 以上两种基质材料中掺杂稀土铕离子，都可以在紫外光区域被有效激发，这与紫外光LED芯片的发射波长相吻合，所以这两种材料都可能是潜在的紫外光激发的白光LED用荧光粉。
【关键词】：白光LED 稀土 荧光粉 发光性能 高温固相法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN312.8;TQ133.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-28
• 1.1 白光 LED 的概述12-17
• 1.1.1 LED 的简介12-13
• 1.1.2 白光 LED 的优点13
• 1.1.3 白光 LED 应用及不足13-15
• 1.1.4 白光 LED 的实现途径15-17
• 1.2 白光 LED 用荧光粉的类型17-20
• 1.2.1 蓝光 LED 芯片转换的荧光粉18
• 1.2.2 紫外光 LED 芯片转换的荧光粉18-20
• 1.3 荧光粉制备的主要方法20-22
• 1.3.1 高温固相反应法20
• 1.3.2 溶胶-凝胶法20-21
• 1.3.3 水热法21-22
• 1.3.4 化学共沉淀法22
• 1.3.5 燃烧法22
• 1.4 Eu~(2+)离子的发光性质22-23
• 1.5 白光 LED 用荧光粉发光性能的主要影响因素23-25
• 1.5.1 基质组成与晶体结构24
• 1.5.2 杂质离子浓度24
• 1.5.3 温度24
• 1.5.4 能量传递24-25
• 1.6 CIE 色坐标25
• 1.7 论文的选题依据及选题结构25-28
• 第2章 实验与表征28-34
• 2.1 实验原料28-29
• 2.2 实验设备29-30
• 2.3 样品主要测试和分析手段30-31
• 2.3.1 X 射线衍射分析（XRD）30
• 2.3.2 红外光谱测试分析（FT-IR）30
• 2.3.3 差热-热重分析（TG-DTA）30
• 2.3.4 激发光谱和发射光谱分析（FL）30-31
• 2.3.5 样品色坐标计算31
• 2.3.6 扫描电镜分析（SEM）31
• 2.4 还原气氛的营造31-34
• 第3章 白光 LED 用 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)荧光粉的制备及其发光特性34-52
• 3.1 引言34
• 3.2 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)荧光粉的合成工艺34-35
• 3.3 荧光粉样品的物相分析35-39
• 3.3.1 烧结温度对样品物相组成的影响35-36
• 3.3.2 保温时间对样品物相组成的影响36-37
• 3.3.3 Eu~(2+)掺杂浓度对样品物相组成的影响37-38
• 3.3.4 助熔剂的含量对样品物相组成的影响38-39
• 3.4 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)荧光粉的红外光谱分析39-41
• 3.5 荧光粉 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)发光性能分析41-50
• 3.5.1 烧结温度对 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)发光性能的影响41-43
• 3.5.2 保温时间对 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)发光性能的影响43-45
• 3.5.3 Eu~(2+)掺杂浓度对 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)发光性能的影响45-47
• 3.5.4 助熔剂的含量对 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)发光性能的影响47-50
• 3.6 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)荧光粉的色坐标50
• 3.7 SrAl_2Si_2O_8:Eu~(2+)荧光粉的微观形貌分析50-51
• 3.8 本章小结51-52
• 第4章 白光 LED 用 Sr_5SiO_4Cl_6:Eu~(2+)荧光粉的制备及其发光特性...4152-72
• 4.1 引言52
• 4.2 Sr_5SiO_4Cl_6:Eu~(2+)荧光粉的合成工艺52-54
• 4.3 差热-热重分析54-55
• 4.4 荧光粉样品的物相分析55-59
• 4.4.1 合成荧光粉样品的物相组成55-56
• 4.4.2 烧结温度对样品物相组成的影响56-57
• 4.4.3 保温时间对样品物相组成的影响57-58
• 4.4.4 助熔剂硼酸的含量对样品物相组成的影响58-59
• 4.5 Sr_5SiO_4Cl_6:Eu~(2+)的激发光谱和发射光谱分析59-62
• 4.6 荧光粉 Sr_5SiO_4Cl_6: Eu~(2+)发光性能分析62-68
• 4.6.1 烧结温度对 Sr_5SiO_4Cl_6: Eu~(2+)发光性能的影响62-63
• 4.6.2 保温时间对 Sr_5SiO_4Cl_6:Eu~(2+)发光性能的影响63-65
• 4.6.3 Eu~(2+)掺杂浓度对 Sr_5SiO_4Cl_6:Eu~(2+)发光性能的影响65-66
• 4.6.4 助熔剂硼酸的含量对 Sr_5SiO_4Cl_6:Eu~(2+)发光性能的影响.5566-68
• 4.7 Sr_5SiO_4Cl_6:Eu~(2+)荧光粉的色坐标68-69
• 4.8 Sr_5SiO_4Cl_6:Eu~(2+)荧光粉的表面形貌分析69-70
• 4.9 本章小结70-72
• 第5章 结论72-74
• 参考文献74-80
• 作者简介80-82
• 致谢82

【参考文献】

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本文编号：285720