两种典型磷酸盐红色荧光粉的荧光热稳定机理研究
发布时间：2021-10-06 19:55
荧光粉转换法发光二极管（LED）实现白光的方案主要有两种:一是用蓝光芯片复合可被蓝光激发的黄绿色荧光粉与红色荧光粉,二是用紫外芯片复合可被紫外光激发的红绿蓝三基色荧光粉。两种方案中,第二种方案具有显色性好,器件色稳定性高等优点而备受关注。紫外芯片复合三基色荧光粉方案中,Eu3+的5D0→7F2超灵敏电偶极跃迁对格位环境敏感,因此,通过选取可以提供恰当格位环境的基质可实现色纯度优异的红光。在发光二极管的应用中,LED芯片的温度将升高（尤其是高功率LED应用过程中将达到200℃左右）,荧光粉发射强度将降低,对光的输出有一定的影响。因此热稳定性是衡量荧光粉质量高低的重要指标。目前用于荧光粉转换法LED的红色荧光粉主要有Y2O3:Eu3+,CaS:Eu2+,Y2O2S:Eu3+,SrY2S4:Eu2+,CaAlSiN3:Eu...
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发光LED常见的组合方式
:Eu2+和SrSi2N2:Eu2+是目前常用的高性能红色荧光粉。但是，氮化物制备工艺复杂，限制了其进一步发展。硫化物荧光粉在一定的制作条件（温度和湿度）下稳定性有限，且对环境不友好。与其他氧化物荧光粉相比，磷酸盐化合物具有优异的荧光热稳定性[10]，低声子能量，较高的光学质量，近紫外吸收率高等优点[11]。1.2稀土离子的光学特性1.2.1稀土离子概述及其发光机理“稀土”一词在历史上一直被用于镧系元素，因为最初认为这些元素是零星分布在自然界中的[12]。但实际上，其中的某些元素（例如Ce和Y）相对丰富（如图1-2所示）。离子的电子结构对光学性质的影响占主导位置，为了充分了解稀土元素的光学性质，对稀土元素的电子结构进行研究分析和总结是必经之路[13]。图1-2稀土元素[13]镧系元素的三价稀土离子的电子构型是1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p6。Ce-Yb的4f壳层的电子是一个被逐渐填满，屏蔽效果减弱的过程，导致所谓的原子半径减小的镧系收缩现象。从电子结构中可以看出镧系元素外层电子不变，元素具有相似的化学性质，但是随着镧系收缩，其离子半径的确会对化学性质[12]产生影响。三价的稀土
空或填充状态，因此它们是光学惰性离子，不能显示光活性。Gd3+具有半空的4f壳层，并产生非常稳定的8S7/2基态，激发能高于32，000cm-1，因此Gd3+的发射位于紫外区域（<318nm）。尽管Gd3+具有与Eu2+相同的电子构型，但其4f65d状态处于相对较高的能量状态，无法观察到4f65d→4f7的跃迁发射。Gd3+的发光主要来自6PJ→8S7/2跃迁，在313nm处有一条线发射。此外，Gd3+的6PJ能级很容易向其它稀土离子或基质转移。因此，Gd3+通常被认为是一种惰性离子[14]，就像Sc3+，Y3+，La3+，和Lu3+。图1-3稀土离子的电子激发态能级概要[13]Eu3+的发射带特征一般由5D0到7FJ的跃迁行为来说明。当Eu3+晶格占位为非反转对称性时此跃迁将会被允许，表现为弱的发射带，反之电偶极跃不被允许。结合f-d跃迁的特性可知：Eu3+的5D组态能级不高，占据的晶格位点为非反转对称性，是Eu3+发射跃迁行为的必要条件[14]。稀土离子的f-d跃迁受晶格环境的约束影响。本课题主要是通过将Eu3+掺杂在KSrBP2O8和Ca9Y(PO4)7的基质中，通过对基质体系中的阳离子和阴离子的取代，来探究离子取代之后主晶格的变化对Eu3+的f-d跃迁发光特性的提高和改善机理[15]。Sm3+发射位于橙红色区域，对应于4G5/2→6HJ（J=5/2，7/2，9/2，11/2，13/2）的跃迁行为[16]。Dy3+对应于4F9/2→6H15/2（470–500nm，蓝色区）和4F9/2→6H13/2（570–600nm，黄色区）的可见光区的两个主要发射[15]。Dy3+的发光颜色通常接近白色，黄/蓝比
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土发光材料的制备及应用综述[J]. 刘东阳. 化工管理. 2019(30)
[2]稀土掺杂铝酸盐发光材料的制备方法与发光机理研究[J]. 杨晓红. 科技创新导报. 2019(25)
[3]LED的原理、术语、性能及应用[J]. 刘全恩. 电视技术. 2012(24)
博士论文
[1]近紫外和蓝光激发的镥基氧化物发光材料的制备与发光特性研究[D]. 张晟.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]Ce3+离子激活及敏化的几种发光材料的制备及其性能研究[D]. 耿婉莹.兰州大学 2019
硕士论文
[1]白光LED用新型高效稀土掺杂磷酸盐荧光粉的制备与光谱性能研究[D]. 郭衡.太原理工大学 2019
[2]稀土掺杂铕有机配合物的制备及其荧光性能研究[D]. 郭萌.陕西科技大学 2019
[3]碱土金属锡酸盐单一基质白光荧光粉发光性能的研究[D]. 解俊伟.河南大学 2017
[4]LED用稀土Eu3+掺杂正磷酸盐、硼磷酸盐红色荧光粉的制备及其发光性能[D]. 左修源.沈阳化工大学 2017
[5]稀土荧光材料的制备、光谱特性及其应用研究[D]. 李珊.南昌航空大学 2011
本文编号：3420643
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发光LED常见的组合方式
:Eu2+和SrSi2N2:Eu2+是目前常用的高性能红色荧光粉。但是，氮化物制备工艺复杂，限制了其进一步发展。硫化物荧光粉在一定的制作条件（温度和湿度）下稳定性有限，且对环境不友好。与其他氧化物荧光粉相比，磷酸盐化合物具有优异的荧光热稳定性[10]，低声子能量，较高的光学质量，近紫外吸收率高等优点[11]。1.2稀土离子的光学特性1.2.1稀土离子概述及其发光机理“稀土”一词在历史上一直被用于镧系元素，因为最初认为这些元素是零星分布在自然界中的[12]。但实际上，其中的某些元素（例如Ce和Y）相对丰富（如图1-2所示）。离子的电子结构对光学性质的影响占主导位置，为了充分了解稀土元素的光学性质，对稀土元素的电子结构进行研究分析和总结是必经之路[13]。图1-2稀土元素[13]镧系元素的三价稀土离子的电子构型是1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p6。Ce-Yb的4f壳层的电子是一个被逐渐填满，屏蔽效果减弱的过程，导致所谓的原子半径减小的镧系收缩现象。从电子结构中可以看出镧系元素外层电子不变，元素具有相似的化学性质，但是随着镧系收缩，其离子半径的确会对化学性质[12]产生影响。三价的稀土
空或填充状态，因此它们是光学惰性离子，不能显示光活性。Gd3+具有半空的4f壳层，并产生非常稳定的8S7/2基态，激发能高于32，000cm-1，因此Gd3+的发射位于紫外区域（<318nm）。尽管Gd3+具有与Eu2+相同的电子构型，但其4f65d状态处于相对较高的能量状态，无法观察到4f65d→4f7的跃迁发射。Gd3+的发光主要来自6PJ→8S7/2跃迁，在313nm处有一条线发射。此外，Gd3+的6PJ能级很容易向其它稀土离子或基质转移。因此，Gd3+通常被认为是一种惰性离子[14]，就像Sc3+，Y3+，La3+，和Lu3+。图1-3稀土离子的电子激发态能级概要[13]Eu3+的发射带特征一般由5D0到7FJ的跃迁行为来说明。当Eu3+晶格占位为非反转对称性时此跃迁将会被允许，表现为弱的发射带，反之电偶极跃不被允许。结合f-d跃迁的特性可知：Eu3+的5D组态能级不高，占据的晶格位点为非反转对称性，是Eu3+发射跃迁行为的必要条件[14]。稀土离子的f-d跃迁受晶格环境的约束影响。本课题主要是通过将Eu3+掺杂在KSrBP2O8和Ca9Y(PO4)7的基质中，通过对基质体系中的阳离子和阴离子的取代，来探究离子取代之后主晶格的变化对Eu3+的f-d跃迁发光特性的提高和改善机理[15]。Sm3+发射位于橙红色区域，对应于4G5/2→6HJ（J=5/2，7/2，9/2，11/2，13/2）的跃迁行为[16]。Dy3+对应于4F9/2→6H15/2（470–500nm，蓝色区）和4F9/2→6H13/2（570–600nm，黄色区）的可见光区的两个主要发射[15]。Dy3+的发光颜色通常接近白色，黄/蓝比
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土发光材料的制备及应用综述[J]. 刘东阳. 化工管理. 2019(30)
[2]稀土掺杂铝酸盐发光材料的制备方法与发光机理研究[J]. 杨晓红. 科技创新导报. 2019(25)
[3]LED的原理、术语、性能及应用[J]. 刘全恩. 电视技术. 2012(24)
博士论文
[1]近紫外和蓝光激发的镥基氧化物发光材料的制备与发光特性研究[D]. 张晟.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]Ce3+离子激活及敏化的几种发光材料的制备及其性能研究[D]. 耿婉莹.兰州大学 2019
硕士论文
[1]白光LED用新型高效稀土掺杂磷酸盐荧光粉的制备与光谱性能研究[D]. 郭衡.太原理工大学 2019
[2]稀土掺杂铕有机配合物的制备及其荧光性能研究[D]. 郭萌.陕西科技大学 2019
[3]碱土金属锡酸盐单一基质白光荧光粉发光性能的研究[D]. 解俊伟.河南大学 2017
[4]LED用稀土Eu3+掺杂正磷酸盐、硼磷酸盐红色荧光粉的制备及其发光性能[D]. 左修源.沈阳化工大学 2017
[5]稀土荧光材料的制备、光谱特性及其应用研究[D]. 李珊.南昌航空大学 2011
本文编号：3420643
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