固相法制备YAG：Ce荧光粉及其性质研究

论文摘要

白光发光二极管（w-LED）因为其节能,高效,寿命长和稳定性在很多领域有广泛的用途。制作w-LED的常用方法是将宽波段的YAG:Ce黄色荧光粉涂敷在蓝色LED芯片上。白光LED被称作第四代照明光源,有着庞大的市场,同时YAG:Ce荧光粉也成了研究热点。本论文综述了YAG:Ce发光材料的研究进展情况,介绍了制备YAG:Ce荧光粉的几种方法,并总结了它们的优缺点。本实验以氧化钇、氧化铈、氢氧化铝为主要制备原料,加入BaF2和H3BO3作为助熔剂,采用固相法在1400°C制得了YAG:Ce粉体。以Y（NO3）3·6H2O、Y2O3、CeO2和Al（NO3）3·9H2O为原料,采用共熔法在1100°C制得了荧光粉,Y2O3被用来做籽晶。反应温度大大降低了。本论文用其它稀土离子进行基质取代和共掺杂,合成了一系列YAG:Ce粉体,并研究了它们的发光性质。运用XRD测试方法对荧光粉进行了表征,这些体系都具有立方石榴石结构。利用荧光光谱仪对所制得的荧光粉的荧光性能进行了表征,当加入的Ce3+大约为6 mol%时得到最大发光强度。结果表明当用Gd,La和Tb取代Y时发射峰发生了红移,当用Lu取代Y时,发射峰发生了蓝移,当用Sm取代Y时发现有三个小的尖锐发射峰（ 566, 602, 616 nm）。从YAG:Ce,Pr的发射光谱图可以看出,同时存在一个宽的发射带和一个尖的发射峰（ 610 nm）。要想通过增强红色光谱区域的发射强度来提高YAG:Ce荧光粉的显色性,需要在宽的黄光发射谱带增加红色发射,而在红色光谱区域的尖发射峰和发射谱带的红移是很合适的。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 白光LED 的发光原理
• 1.2 YAG:Ce 荧光粉概述
• 1.3 半导体照明的应用前景
• 1.4 本论文的工作
• 第二章 文献综述
• 2.1 荧光粉的发光机理
• 2.2 稀土元素的发光机理
• 2.3 描述荧光材料发光特征的参量
• 2.4 YAG 型荧光材料简介
• 2.4.1 YAG 的微观结构
• 2.4.2 YAG:Ce 的发光特性及发光机理
• 2.5 YAG:Ce 荧光粉的制备方法
• 2.5.1 高温固相法
• 2.5.2 溶胶-凝胶法
• 2.5.3 沉淀法
• 2.5.4 水热和溶剂热合成法
• 2.5.5 燃烧法
• 2.5.6 喷雾热解法
• 2.5.7 固相共熔法
• 第三章 YAG:Ce 荧光粉的制备及性能测试
• 3.1 用固相法和共熔法制备YAG:Ce 荧光粉
• 3.1.1 高温固相法
• 3.1.2 固相共熔法
• 3.2 实验仪器与药品
• 3.2.1 实验药品
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 测试仪器
• 3.3.1 X-射线衍射仪（X-Ray diffraction XRD）
• 3.3.2 荧光分光光度计
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 YAG:Ce 荧光粉的物相分析和荧光分析
• 4.1.1 YAG:Ce 荧光粉的物相分析
• 4.1.2 YAG:Ce 荧光粉的荧光分析
• 4.2 掺杂铈离子的浓度对YAG:Ce 荧光粉发光性质的影响
• 4.3 基质阳离子取代对YAG:Ce 荧光粉发光性质的影响
• 3+ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响'>4.3.1 Gd³⁺ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响
• 3+ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响'>4.3.2 La³⁺ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响
• 3+ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响'>4.3.3 T6³⁺ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响
• 3+ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响'>4.3.4 Sm³⁺ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响
• 3+ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响'>4.3.5 Lu³⁺ 取代对YAG:Ce 荧光粉荧光光谱的影响
• 4.4 加入共激活离子对YAG:Ce 荧光粉发光性质的影响
• 4.4.1 加入Pr 离子对YAG:Ce 荧光粉发光性质的影响
• 4.4.2 加入Eu 离子对YAG:Ce 荧光粉发光性质的影响
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢