（近）紫外白光LED用几种氮（氧）化物基发光材料的制备及其发光性能研究

发布时间：2018-07-05 08:19

本文选题：白光LED + 氮氧化物发光材料　；参考：《兰州大学》2016年博士论文

【摘要】：白光发光二极管(light emitting diodes,LED)作为新一代的照明光源,由于其长寿命、节能度高、绿色环保等显著特征,正在开启人类照明领域的一次新革命。目前在市场上主流的白光LED主要采用的是荧光转化型白光LED(简称pc-LED),其中荧光粉(发光材料)是pc-LED的重要组成部分,其性能的优劣直接影响到白光LED器件的性能,这使其引起了大家广泛的关注。目前采用pc-LED获得白光的方式主要分为两大类:蓝光芯片复合YAG:Ce3+黄色发光材料和(近)紫外芯片复合红、绿、蓝三基色发光材料。但是,第一种方法具有明显缺陷,这种合成方法由于缺少红光部分,合成出的荧光粉具有较低的显色指数以及较高的色温。第二种方法,由于绿色与红色荧光粉色纯度以及红色荧光粉发光强度不高等问题。现在急需发现新的氮(氧)化物发光材料,并改性氮(氧)化物发光材料。本论文针对目前发光材料所存在的若干问题(1、近紫外光激发绿色发光材料色纯度较低2、近紫外光激发绿色发光材料发光强度与商用绿色荧光粉相差较大3、近紫外光激发红色发光材料颜色接近橙红色及其发光强度较低),通过材料设计、合成方法探索、晶体结构精细化以及光谱性能表征等手段,系统研究了几种近紫外激发氮(氧)化物绿色,红色发光材料的制备及其发光特性。主要内容如下:1.针对目前(近)紫外白光LED用绿色发光材料存在的上述问题,利用固相法成功制备了绿色发光材料Ba2.9-xCaxEu0.1Si6O12N2和Ba2.9-xMgxEu0.1Si6O12N2。通过晶体结构精修、光谱表征等手段,研究了其晶体结构、发光特性以及其晶体场环境对其发光性能的影响。Ba2.9-xCaxEu0.1Si6O12N2发光材料的激发光谱覆盖了从紫外到蓝光的大部分区域,而其发射光谱在400nm激发下,发出黄绿光,并且通过Ca2+的掺杂,Eu2+周围的晶体场环境发生改变,可以使发射光谱的最高发射峰位从525nm红移到536nm,而掺杂Ca2+会使样品的热稳定性下降,通过位型坐标图给出了相应的解释。对于Ba2.9-xMgxEu0.1Si6O12N2发光材料来说,掺杂适当浓度的Mg2+,Ba2.9-xMgxEu0.1Si6O12N2发光材料的发光强度会提高,并且相应的降低了样品的半峰宽度,使其色纯度得到提高。同时Ba2.9-xMgxEu0.1Si6O12N2发光材料也具有非常好的热稳定性。2.针对目前(近)紫外白光LED用红色发光材料存在上述问题,利用高温高压法制备了Eu2+激活的新型高效的红色发光材料Ca2Si5N8:Eu2+和Sr2Si5N8:Eu2+。针对Ca2Si5N8:Eu2+发光材料,加入BaF2作为助熔剂,增加了样品的结晶性。并且使其最高发射峰位从608nm红移到622nm,导致其发射光从橙红光转变为红光。BaF2的加入也改变了Eu2+在Ca2Si5N8晶格中的溶解度:BaF2的加入使大半径的Ba2+进入晶格,进而使得更多中等半径的Eu2+进入到晶格之中。样品的发光强度也随之得到了显著的提高。对于Sr2Si5N8:Eu2+来说,在晶格中通过La3+-Al3+离子对替代Sr2+-Si4+离子对,会使得760 nm处出现另一个红光发射峰,最终导致色坐标的变化。随着掺杂La3+-Al3+离子对浓度的增加,其色坐标从(0.6107,0.3716)移动到(0.6452,0.3441),发光颜色从红橙光变为红光。而后在Sr2Si5N8:Eu2+中掺杂Mg2+。通过Mg2+的加入可以使得样品的发光强度得到提高,并且样品的热稳定性可以达到商用粉的要求。3.针对目前(近)紫外白光LED用红色发光材料存在的上述问题,利用高温高压法制备了Eu2+激活的新型高效的红色发光材料CaSiN2:Eu2+。针对CaSiN2:Eu2+发光材料,在其中掺杂Sr2+,使发光强度小幅度提高。但是其热稳定性并不让人满意。
[Abstract]:The light emitting diode ( LED ) is used as a new generation of illumination light source , which is a new revolution in the field of human illumination due to its long service life , high energy saving and green environmental protection . A new high - efficiency red luminescent material , CaSiN2 : Eu2 + , was prepared by high temperature and high pressure method . The luminescence intensity of Eu 2 + was increased from ( 0.6107 , 0.3716 ) to ( 0.6452 , 0.3441 ) .
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O482.31

【参考文献】