纳米YAG：Ce3+荧光粉的液相法制备及性能研究

论文摘要

白光发光二极管（WLED）具有体积小、重量轻、抗震耐冲、寿命长、发热量低、响应速度快、无污染等优点,被认为是21世纪最有价值的新光源。作为WLED重要组成部分的YAG:Ce3+荧光粉的各方面性能均与WLED的发展密切相关。本文简要比较了目前可用于合成荧光材料的各种化学方法的优劣,最后采用共沉淀法合成了YAG:Ce3+纳米荧光粉。通过对沉淀剂的选择和滴加方式、煅烧温度和时间、Ce3+的加入量等因素的考察,确定了合成工艺的最佳参数。在此条件下合成的荧光粉粒度可达纳米级,并且尺寸均匀,物相单一,并且具有较好的二次性能。此外,本论文还讨论了稀土阳离子Tb3+、Gd3+、Pr3+的掺杂对荧光粉发光性质的影响及其机理,为YAG:Ce3+荧光粉的发展提供了理论基础。实验结果表明:1)当Tb3+取代Y3+作为荧光粉基质时,它的掺入量不影响粉体的石榴石微观结构,但加大了粉体的晶格畸变,从而使发射峰波长从530 nm红移至538 nm;2)当Gd3+取代Y3+作为荧光粉基质时,它的掺入量在不大于50%的情况下才能使粉体的微观结构保持不变, Gd3+的掺杂可以使荧光粉的发射峰波长从530 nm红移至548 nm,此现象可用位形坐标来解释;3) Pr3+可作为共激活剂掺入,掺杂Pr3+的荧光粉的发射光谱在610 nm处会出现一个尖锐的红峰。这三种掺杂离子均可增加荧光粉发射光谱中的红光成分,从而使荧光粉与蓝光LED更好地匹配,制造出低色温白光。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 WLED的特性
• 1.3 WLED的实际应用
• 1.4 WLED用荧光粉概述
• 1.5 课题的提出
• 第二章 文献综述
• 2.1 固体发光与晶体内部结构
• 2.2 光致发光的过程
• 2.3 稀土的能级与跃迁
• 2.3.1 稀土基态原子的电子层结构
• 2.3.2 +3 价稀土离子的能级跃迁
• 2.3.3 +3 价稀土离子的光谱特性
• 3+ 荧光材料简介'>2.4 YAG:Ce³⁺荧光材料简介
• 2.4.1 YAG的微观结构
• 3+ 的光致发光机理'>2.4.2 YAG:Ce³⁺的光致发光机理
• 2.5 WLED用荧光粉的各种合成方法简介
• 2.5.1 高温固相反应法
• 2.5.2 喷雾热解法
• 2.5.3 燃烧法
• 2.5.4 溶胶—凝胶法
• 2.5.5 沉淀法
• 第三章 WLED用黄色荧光粉的制备及技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 药品
• 3.2.2 仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.3 产品性能测试方法
• 3.3.1 X射线衍射分析
• 3.3.2 TEM表征
• 3.3.3 荧光光谱分析
• 3+ 的最优化条件'>3.4 共沉淀法制备YAG:Ce³⁺的最优化条件
• 3.4.1 滴加顺序
• 3.4.2 沉淀剂的选择
• 3.4.3 煅烧温度
• 3+ 的浓度'>3.4.4 Ce³⁺的浓度
• 第四章 荧光粉的增红
• 4.1 引言
• 3+ 发光性能的影响'>4.2 基质阳离子取代对YAG:Ce³⁺发光性能的影响
• 3+取代对YAG:Ce³⁺ 发光性能的影响'>4.2.1 Tb³⁺取代对YAG:Ce³⁺发光性能的影响
• 3+取代对YAG:Ce³⁺ 发光性能的影响'>4.2.2 Gd³⁺取代对YAG:Ce³⁺发光性能的影响
• 3+ 发光性能的影响'>4.3 共激活离子对YAG:Ce³⁺发光性能的影响
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢