基于钆硼硅酸盐Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃的发光性能
发布时间：2021-06-14 12:01
发光二极管（LED）具有寿命长、效率高、抗恶劣环境、节能环保等优点,被认为是21世纪绿色照明光源。目前商用白光LED主要由蓝光LED芯片和YAG:Ce荧光粉组合而成。这种LED有诸多优点,但也存在显色性低,荧光粉均匀性差,易黄化等缺点。与荧光粉材料相比,发光玻璃具有良好的均匀性、透明度高、易于加工成各种形状、生产成本低、优良的热稳定性等优点。本论文采用高温熔体冷却法制备了Ce3+/Tb3+/Eu3+掺杂钆硼硅酸盐玻璃（简称GBS发光玻璃）,通过X射线衍射（XRD）、透过光谱、激发光谱、发射光谱、红外光谱、色坐标等测试手段对GBS发光玻璃进行分析。结果表明:在基质组成变化中,随着基质中B2O3和Al2O3浓度的增加GBS发光玻璃中Eu3+离子的发光强度出现了极大值,而Eu2+发光强度则随着B2O3或Al2O3
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
材料光致发光过程(J：敏化剂，F：活化剂)
杀恍酒?⒊龅墓庥行Ъし⒌挠?獠牧献槌桑?芄?在室温下获得白光的器件被称为白光LED(whitelight-emittingdiode)。实际上，这种半导体器件可以将电能转换为光能[6]。LED属于结构发光装置，其主要被LED芯片和环氧树脂包围。芯片的主要结构是P-N结。在LED两端通电加压时，当电极处于正向工作状态，注入的多数载流子和少数载流子进行交互复合时，就会以发光的形式把多佘的能量释放出来，进而实现电能到光能的转变。可见LED属于冷光源发射。相反，在LED两端施加反向电压时，少数载流子不易注入此时不会产生发光现象[7]。图1.2LED发光原理简图1.2.2商用白光LED的实现方法自上世纪末，首个白光LED成功研制出来后，此后经过数十年的探究发展，用来实现白光LED的方式主要有三种[8-10]：①通过红、蓝和绿光LED三种组合实现白光发射，被称作多芯片白光LED，这种模型在一些优点基础上还存在许多缺点，例如：复杂的电路结构、芯片对驱动电流温度要求存在差异、老化黄化程度不同、还会出现色漂现象、生产成本偏高。②将红色、绿色和蓝色三色荧光粉组成混合后，再与紫外LED芯片复合出白光。相比于上一种方法，这种方法射出光的显色指数较高，更容易掌控颜色变化。随着近紫外芯片技术的成熟，人们将更加关注使用三种主要荧光粉的近紫外激发来实现白光。但是这种方法也存在自身缺陷，红色和绿色荧光粉对蓝光的重吸收作用会使会使我们所需要的蓝色光发射效率降低。③以蓝紫外芯片和对应发光的荧光粉复合组成发白光。目前被广泛应用制备白光的方法就是耦合GaN基的蓝色芯片和YAG：Ce黄色荧光粉，GaN基的蓝色芯片的作用有：可以作为激发光源，将YAG：Ce荧光粉转光涂层泵浦出来；还可以作为1.2白光LED
第1章绪论8富的电子能级，这使稀土在发光领域具有很高的利用价值。稀土元素表现出了从紫外到红外光发射的可能性。由活性离子的电子在不同能级之间的跃迁使材料产生发光现象和一些其它激光性能[36,37]。1.4.3稀土元素的能量传递当离子将其自身的能量转移到另一个离子上，这个过程叫做能量转移(Energytransfer)。能量转移通常分为两类：辐射转移过程和非辐射转移过程[38]。当入射光激发稀土离子时，稀土离子原子核外的电子获得能量并跃迁，但电子的激发态不稳定，当激发态电子返回基态时，能量以光的形式释放，整个过程即为稀土离子的辐射跃迁发光。在现实生活中辐射跃迁传递效果较弱，稀土离子的主要能量转移方式是无辐射跃迁[39]。无辐射跃迁过程包含共振、交叉驰豫和声子辅助传递三种形式，图1.3是这三种形式的简易图，其中S代表敏化离子，A代表激活离子。图1.3无辐射跃迁的形式①稀土离子之间的无辐射跃迁能量转移通过共振发生，这导致离子彼此相互作用。当两个稀土离子之间的能量差接近时，它们之间可能会发生共振过程以释放多余的能量。稀土离子可以转移辐射能，或者放射性能量的转移不受管制。此处的辐射能转移代表着一个离子转移跃迁回到基态，以光形式释放出多余的能量，携带该能量的光子被另一个电子吸收。但是，由于受到对称性法则的局限性，禁止层内跃迁，使得该过程表现的并不明显。②稀土离子和基质的无辐射跃迁
【参考文献】：
期刊论文
[1]高Eu3+浓度掺杂硼铋钙红光玻璃的制备与发光性能[J]. 肖青辉,宋碧清,杨军,李子成,游维雄,夏李斌. 有色金属科学与工程. 2018(05)
[2](Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3∶Eu0.033+荧光粉掺杂复合发光玻璃的制备与研究[J]. 王海风,王若轩,穆洪杨,胡煜林. 玻璃与搪瓷. 2017(04)
[3]Eu3+掺杂硼酸盐玻璃的发光性质及其热稳定性研究[J]. 闫绍峰,吴中立,吴红梅,廖国进,李煜,刘通,赵莘彬. 无机材料学报. 2017(07)
[4]白光LED用B2O3-Bi2O3-Eu2O3-MO（M=Mg,Ca,Sr,Ba）红光发射荧光玻璃的结构与发光性能[J]. 夏李斌,王林生,杨东彪,肖青辉,叶信宇,李子成,钱泳. 发光学报. 2017(04)
[5]Ce3+和Tb3+掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能[J]. 张勇,吕景文,韩冰,姜东月,陈亮东. 发光学报. 2017(01)
[6]Ce:YAG荧光玻璃的制备与光学性能[J]. 贺龙飞,赵维,张康,张志清,何晨光,陈志涛,陈志武,范广涵. 材料研究与应用. 2016(04)
[7]白光LED用Ba2LaF7:Pr3+微晶玻璃的发光性能研究[J]. 张志雄,欧阳绍业,张约品,夏海平. 无机材料学报. 2016(10)
[8]Luminescence characteristics of Dy3+ doped Gd2O3-CaO-SiO2-B2O3 scintillating glasses[J]. J.Kaewkhao,N.Wantana,S.Kaewjaeng,S.Kothan,H.J.Kim. Journal of Rare Earths. 2016(06)
[9]Tb/Eu共掺锌硼磷酸盐白光发光玻璃的制备及其发光性能[J]. 顾路顺,施楠,张乐,王丽熙,张其土. 发光学报. 2014(08)
[10]可调白光发射的Ce-Tb-Eu共掺钙硼硅酸盐发光玻璃[J]. 冯永安,雷小华,任林娇,金雷,杜晓晴,陈伟民. 发光学报. 2013(03)
博士论文
[1]稀土掺杂钨硅酸盐玻璃陶瓷的制备与发光性能研究[D]. 韦钦磊.长春理工大学 2017
[2]基于玻璃结构调控的稀土离子发光性质研究[D]. 焦清.昆明理工大学 2014
[3]掺稀土硅酸盐玻璃发光特性研究[D]. 刘自军.华中科技大学 2014
[4]白光LED用稀土离子掺杂荧光材料的制备及光谱性能研究[D]. 于音.南开大学 2013
[5]稀土离子掺杂发光玻璃的制备与性能研究[D]. 朱立刚.中南大学 2012
[6]稀土掺杂发光玻璃陶瓷制备与光学性能研究[D]. 骆群.浙江大学 2011
[7]稀土离子掺杂氟氧化物玻璃的制备技术和发光性能研究[D]. 左成钢.中南大学 2011
[8]白光LED用稀土离子/过渡金属离子掺杂发光玻璃的制备及性能研究[D]. 梁晓峦.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]过渡金属掺杂白光玻璃的制备及性能研究[D]. 袁野.南京邮电大学 2017
[2]稀土掺杂磷硼酸盐荧光玻璃及玻璃陶瓷的制备、光谱调控与应用研究[D]. 姚乐琪.桂林电子科技大学 2017
[3]稀土离子(Ce3+/Tb3+/Sm3+)掺杂磷酸钇微晶玻璃的光学特性研究[D]. 张志雄.宁波大学 2017
[4]稀土掺杂对WLED用硼酸银玻璃发光的影响[D]. 赵文倩.大连海事大学 2017
[5]离子引入对稀土Eu3+掺杂氟锆玻璃的结构及发光特性的影响[D]. 金含.天津理工大学 2016
[6]稀土掺杂B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃结构和发光性能研究[D]. 揭晓东.南昌大学 2016
[7]SPS制备LED用高显指荧光玻璃及性能研究[D]. 刘升.东华大学 2016
[8]用于LED的发光玻璃的制备和性能研究[D]. 王佳.齐鲁工业大学 2015
[9]白光LED用Ce3+/Sn2+/Cu+离子激活的硅硼基氧化物玻璃的光致发光性质及机理研究[D]. 吕天帅.昆明理工大学 2015
[10]Eu3+/Tb3+/Sm3+掺杂硼硅酸盐玻璃的发光特性研究[D]. 鹿露.长春理工大学 2014
本文编号：3229788
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
材料光致发光过程(J：敏化剂，F：活化剂)
杀恍酒?⒊龅墓庥行Ъし⒌挠?獠牧献槌桑?芄?在室温下获得白光的器件被称为白光LED(whitelight-emittingdiode)。实际上，这种半导体器件可以将电能转换为光能[6]。LED属于结构发光装置，其主要被LED芯片和环氧树脂包围。芯片的主要结构是P-N结。在LED两端通电加压时，当电极处于正向工作状态，注入的多数载流子和少数载流子进行交互复合时，就会以发光的形式把多佘的能量释放出来，进而实现电能到光能的转变。可见LED属于冷光源发射。相反，在LED两端施加反向电压时，少数载流子不易注入此时不会产生发光现象[7]。图1.2LED发光原理简图1.2.2商用白光LED的实现方法自上世纪末，首个白光LED成功研制出来后，此后经过数十年的探究发展，用来实现白光LED的方式主要有三种[8-10]：①通过红、蓝和绿光LED三种组合实现白光发射，被称作多芯片白光LED，这种模型在一些优点基础上还存在许多缺点，例如：复杂的电路结构、芯片对驱动电流温度要求存在差异、老化黄化程度不同、还会出现色漂现象、生产成本偏高。②将红色、绿色和蓝色三色荧光粉组成混合后，再与紫外LED芯片复合出白光。相比于上一种方法，这种方法射出光的显色指数较高，更容易掌控颜色变化。随着近紫外芯片技术的成熟，人们将更加关注使用三种主要荧光粉的近紫外激发来实现白光。但是这种方法也存在自身缺陷，红色和绿色荧光粉对蓝光的重吸收作用会使会使我们所需要的蓝色光发射效率降低。③以蓝紫外芯片和对应发光的荧光粉复合组成发白光。目前被广泛应用制备白光的方法就是耦合GaN基的蓝色芯片和YAG：Ce黄色荧光粉，GaN基的蓝色芯片的作用有：可以作为激发光源，将YAG：Ce荧光粉转光涂层泵浦出来；还可以作为1.2白光LED
第1章绪论8富的电子能级，这使稀土在发光领域具有很高的利用价值。稀土元素表现出了从紫外到红外光发射的可能性。由活性离子的电子在不同能级之间的跃迁使材料产生发光现象和一些其它激光性能[36,37]。1.4.3稀土元素的能量传递当离子将其自身的能量转移到另一个离子上，这个过程叫做能量转移(Energytransfer)。能量转移通常分为两类：辐射转移过程和非辐射转移过程[38]。当入射光激发稀土离子时，稀土离子原子核外的电子获得能量并跃迁，但电子的激发态不稳定，当激发态电子返回基态时，能量以光的形式释放，整个过程即为稀土离子的辐射跃迁发光。在现实生活中辐射跃迁传递效果较弱，稀土离子的主要能量转移方式是无辐射跃迁[39]。无辐射跃迁过程包含共振、交叉驰豫和声子辅助传递三种形式，图1.3是这三种形式的简易图，其中S代表敏化离子，A代表激活离子。图1.3无辐射跃迁的形式①稀土离子之间的无辐射跃迁能量转移通过共振发生，这导致离子彼此相互作用。当两个稀土离子之间的能量差接近时，它们之间可能会发生共振过程以释放多余的能量。稀土离子可以转移辐射能，或者放射性能量的转移不受管制。此处的辐射能转移代表着一个离子转移跃迁回到基态，以光形式释放出多余的能量，携带该能量的光子被另一个电子吸收。但是，由于受到对称性法则的局限性，禁止层内跃迁，使得该过程表现的并不明显。②稀土离子和基质的无辐射跃迁
【参考文献】：
期刊论文
[1]高Eu3+浓度掺杂硼铋钙红光玻璃的制备与发光性能[J]. 肖青辉,宋碧清,杨军,李子成,游维雄,夏李斌. 有色金属科学与工程. 2018(05)
[2](Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3∶Eu0.033+荧光粉掺杂复合发光玻璃的制备与研究[J]. 王海风,王若轩,穆洪杨,胡煜林. 玻璃与搪瓷. 2017(04)
[3]Eu3+掺杂硼酸盐玻璃的发光性质及其热稳定性研究[J]. 闫绍峰,吴中立,吴红梅,廖国进,李煜,刘通,赵莘彬. 无机材料学报. 2017(07)
[4]白光LED用B2O3-Bi2O3-Eu2O3-MO（M=Mg,Ca,Sr,Ba）红光发射荧光玻璃的结构与发光性能[J]. 夏李斌,王林生,杨东彪,肖青辉,叶信宇,李子成,钱泳. 发光学报. 2017(04)
[5]Ce3+和Tb3+掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能[J]. 张勇,吕景文,韩冰,姜东月,陈亮东. 发光学报. 2017(01)
[6]Ce:YAG荧光玻璃的制备与光学性能[J]. 贺龙飞,赵维,张康,张志清,何晨光,陈志涛,陈志武,范广涵. 材料研究与应用. 2016(04)
[7]白光LED用Ba2LaF7:Pr3+微晶玻璃的发光性能研究[J]. 张志雄,欧阳绍业,张约品,夏海平. 无机材料学报. 2016(10)
[8]Luminescence characteristics of Dy3+ doped Gd2O3-CaO-SiO2-B2O3 scintillating glasses[J]. J.Kaewkhao,N.Wantana,S.Kaewjaeng,S.Kothan,H.J.Kim. Journal of Rare Earths. 2016(06)
[9]Tb/Eu共掺锌硼磷酸盐白光发光玻璃的制备及其发光性能[J]. 顾路顺,施楠,张乐,王丽熙,张其土. 发光学报. 2014(08)
[10]可调白光发射的Ce-Tb-Eu共掺钙硼硅酸盐发光玻璃[J]. 冯永安,雷小华,任林娇,金雷,杜晓晴,陈伟民. 发光学报. 2013(03)
博士论文
[1]稀土掺杂钨硅酸盐玻璃陶瓷的制备与发光性能研究[D]. 韦钦磊.长春理工大学 2017
[2]基于玻璃结构调控的稀土离子发光性质研究[D]. 焦清.昆明理工大学 2014
[3]掺稀土硅酸盐玻璃发光特性研究[D]. 刘自军.华中科技大学 2014
[4]白光LED用稀土离子掺杂荧光材料的制备及光谱性能研究[D]. 于音.南开大学 2013
[5]稀土离子掺杂发光玻璃的制备与性能研究[D]. 朱立刚.中南大学 2012
[6]稀土掺杂发光玻璃陶瓷制备与光学性能研究[D]. 骆群.浙江大学 2011
[7]稀土离子掺杂氟氧化物玻璃的制备技术和发光性能研究[D]. 左成钢.中南大学 2011
[8]白光LED用稀土离子/过渡金属离子掺杂发光玻璃的制备及性能研究[D]. 梁晓峦.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]过渡金属掺杂白光玻璃的制备及性能研究[D]. 袁野.南京邮电大学 2017
[2]稀土掺杂磷硼酸盐荧光玻璃及玻璃陶瓷的制备、光谱调控与应用研究[D]. 姚乐琪.桂林电子科技大学 2017
[3]稀土离子(Ce3+/Tb3+/Sm3+)掺杂磷酸钇微晶玻璃的光学特性研究[D]. 张志雄.宁波大学 2017
[4]稀土掺杂对WLED用硼酸银玻璃发光的影响[D]. 赵文倩.大连海事大学 2017
[5]离子引入对稀土Eu3+掺杂氟锆玻璃的结构及发光特性的影响[D]. 金含.天津理工大学 2016
[6]稀土掺杂B2O3-ZnO-BaO-SiO2-Al2O3体系玻璃结构和发光性能研究[D]. 揭晓东.南昌大学 2016
[7]SPS制备LED用高显指荧光玻璃及性能研究[D]. 刘升.东华大学 2016
[8]用于LED的发光玻璃的制备和性能研究[D]. 王佳.齐鲁工业大学 2015
[9]白光LED用Ce3+/Sn2+/Cu+离子激活的硅硼基氧化物玻璃的光致发光性质及机理研究[D]. 吕天帅.昆明理工大学 2015
[10]Eu3+/Tb3+/Sm3+掺杂硼硅酸盐玻璃的发光特性研究[D]. 鹿露.长春理工大学 2014
本文编号：3229788
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3229788.html
