几种近紫外白光LED用（氮）氧化物发光材料发光性能及能量传递研究

发布时间：2018-01-07 11:11

本文关键词：几种近紫外白光LED用（氮）氧化物发光材料发光性能及能量传递研究　出处：《兰州大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：白光发光二极管(light emitting diode,LED),尤其是荧光转换型LED(phosphor-converted LED,pc-LED),作为一种环境友好型照明光源由于其具有寿命长,能耗低等优点,已经受到了广泛的关注。发光材料作为pc-LED的重要组成部分,极大地影响着LED设备的性能。通常来说,pc-LED有两种实现方法:使用蓝光芯片或近紫外芯片涂覆发光材料。针对目前近紫外(near ultraviolet,NUV)(350-420 nm)LED用发光材料存在的问题,设计并制备了几种新型的发光材料,并对其发光性能及能量传递机理作了深入的研究。主要工作总结如下:(1)通过高温固相法合成了近紫外白光LED用蓝绿色发光材料Ca15Si20O10N30:Ce~(3+)。随着Ce~(3+)浓度的增加,其发射峰值可以从470 nm调节到520nm,这种红移归因于占据不同格位的Ce~(3+)之间的能量传递,可以通过时间分辨光谱及不同监控波长下不同的衰减速率证明。(2)通过高温固相法合成了系列高温相Ba3P4O13:Eu~(2+)黄色发光材料,在近紫外激发下,高温相Ba3P4O13:Eu~(2+)发射出半峰宽为175 nm,峰值在587 nm的宽包,这归属于Eu~(2+)的5d-4f跃迁。高温相Ba3P4O13:Eu~(2+)在近紫外区有很强的吸收,并且几乎在蓝光区域无吸收。其时间分辨光谱的变化表明占据不同Ba~(2+)格位的Eu~(2+)之间有很小的能量传递。除此之外,将高温相Ba3P4O13:Eu~(2+)黄色发光材料与商用BaMgAl10O17:Eu~(2+)蓝色发光材料按一定比例混合后,可以得到色坐标为(0.364,0.357),色温为4354 K的白光。(3)通过高温固相法制备了系列Ce~(3+),Eu~(2+)共掺的Ca_3Si_2O_4N_2发光材料。通过改变Ce~(3+)和Eu~(2+)的比例实现了Ca_3Si_2O_4N_2:Ce~(3+),Eu~(2+)的发光颜色从蓝色变到绿色。与单掺Eu~(2+)的样品相比,共掺样品在近紫外区有更强的吸收,这归因于从Ce~(3+)到Eu~(2+)之间有效的能量传递,其能量传递机理被证明是偶极-偶极作用。(4)通过高温固相法合成了系列Ce~(3+)、Mn~(2+)共掺的CaSr_2Al_2O_6发光材料。Ce~(3+)激活的CaSr_2Al_2O_6在250-420 nm范围内有较强的吸收,在近紫外激发下发射峰值在460 nm的蓝光。在358 nm激发下,随着Mn~(2+)浓度的增加,CaSr_2Al_2O_6:Ce~(3+),Li~+,Mn~(2+)发光材料的颜色可由蓝色调节到红色。当Mn~(2+)的浓度为0.02时,可以得到色坐标为(0.388,0.323),色温为3284 K的暖白光。通过对系列样品衰减曲线的分析,证明在此基质中,从Ce~(3+)到Mn~(2+)之间的能量传递是四极-四极作用。除此之外,还研究了Eu~(3+)掺杂的CaSr_2Al_2O_6的发光性能。CaSr1.90Al2O6:0.10Eu和Ca0.90Sr_2Al_2O_6:0.10Eu发射光谱的不同表明Eu~(3+)占据了不同对称性格位的Sr~(2+)或Ca~(2+)。
[Abstract]:The blue - green luminescent material Ca15Si20O10N30 : Ce ~ ( 3 + ) has been synthesized by high temperature solid phase method . The luminescence properties of CaSr _ 2Al _ 2O _ 6 : Ce ~ ( 3 + ) , Eu ~ ( 2 + ) doped with Ce ~ ( 3 + ) and Eu ~ ( 2 + ) have been changed from blue to green .

【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O482.31;TN312.8

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