近紫外光激发下白光发射的镝掺杂七铝酸十二钙粉体制备及光学特性研究

论文摘要

本文利用化学共沉淀法制备了在近紫外光激发下发射白光的12CaO·7Al2O3:Dy3+粉体,并通过X射线衍射谱、场发射扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱表征了其微结构,利用发射光谱、激发光谱、变温发光等方法研究了样品的光学性质。X射线衍射图谱结果表明已经获得了单相的12CaO·7Al2O3多晶粉末,Dy3+可能已经进入晶格,但并未破坏原有的晶体结构。场发射扫描电镜照片显示经过真空热处理后获得的样品表面形貌规则、粒径分布均匀,有利于应用在LED等器件上。发射光谱测试可以观察到三价镝离子(Dy3+)的起源于4F9/2→6H15/2（484 nm附近）跃迁的蓝光和4F9/2→6H13/2（575 nm附近）跃迁的黄光两个主发射带,还有一个较弱的起源于4F9/2→6H11/2跃迁位于659 nm附近的发射带。Dy3+离子的4F9/2→6H13/2（黄光发射）属于超灵敏跃迁,跃迁概率受离子所处环境的影响较大,对Dy3+离子占据的格位的对称性非常敏感,当Dy3+离子在基质中占据了具有反演中心的格位时,它不发光;当镝离子在基质中占据的格位偏离了反演中心或占据的格位没有反演中心时,其黄色发射将高于蓝色发射。Dy3+所在格位的环境可明显影响其所发光的强度及黄、蓝比值,适当调节黄、蓝两色光的强度比至合适值时,能得到白光发射。真空热处理后样品的发射光谱更接近于理想白光。从检测575 nm的激发谱中可以得知,这些跃迁均为f-f跃迁,最有效的激发范围为345-400 nm,正好为人眼不可见的近紫外区,这样用近紫外芯片与12CaO·7Al2O3:Dy3+粉体做成白光LED,显色性较好,不会出现显色不均匀的现象。傅立叶变换红外光谱显示经过真空热处理样品中的OH-基团含量减少,降低了无辐射过程的跃迁概率,提高了发光的量子效率,使在真空热处理后样品发光强度增加了一个数量级。由于属于宽带隙半导体体系的12CaO·7Al2O3:Dy3+具有良好的热稳定性,可进一步减小发光的温度猝灭效应,将在照明用大功率LED、温度探测的传感器、显示、光电器件等领域有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 白光发光二极管研究现状
• 2O₃ 的基本性质及研究现状'>1.2 12CaO·7A1₂O₃的基本性质及研究现状
• 1.3 稀土发光材料研究的现状和意义
• 1.4 本文研究的内容及意义
• 第二章 实验制备及表征方法
• 2.1 荧光粉的制备方法
• 2.2 荧光粉的表征方法
• 2.2.1 X 射线衍射谱
• 2.2.2 场发射扫描电子显微镜
• 2.2.3 傅立叶变换红外光谱仪
• 2.2.4 发射光谱
• 2.2.5 激发光谱
• 2.2.6 CIE 色度图
• 2O₃:Dy³⁺粉末样品的制备及其微结构研究'>第三章 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末样品的制备及其微结构研究
• 3.1 实验试剂和仪器
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器设备
• 2O₃:Dy³⁺粉末样品的制备'>3.2 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末样品的制备
• 2O₃:Dy³⁺粉末样品的结构表征'>3.3 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末样品的结构表征
• 2O₃:Dy³⁺粉末的XRD 分析'>3.3.1 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末的XRD 分析
• 2O₃:Dy³⁺粉末的场发射扫描电子显微镜照片分析'>3.3.2 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末的场发射扫描电子显微镜照片分析
• 2O₃:Dy³⁺粉末的红外傅里叶变换光谱'>3.3.3 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末的红外傅里叶变换光谱
• 2O₃:Dy³⁺粉末的光学性质'>第四章 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末的光学性质
• 2O₃:Dy³⁺粉末的发射光谱'>4.1 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末的发射光谱
• 2O₃:Dy³⁺粉末的激发光谱'>4.2 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末的激发光谱
• 2O₃:Dy³⁺粉末的变温发射光谱'>4.3 12CaO·7A1₂O₃:Dy³⁺粉末的变温发射光谱
• 2O₃:Dy³⁺粉末的发射光谱的色坐标'>4.4 12CaO·7Al₂O₃:Dy³⁺粉末的发射光谱的色坐标
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及申请专利情况