近紫外光激发的白光LED用硅酸盐荧光粉的研究

论文摘要

白光LED是21世纪引人瞩目的绿色光源,具有广阔的市场与潜在照明应用前景。采用近紫外光（380-410nm）InGaN管芯激发三基色荧光粉实现白光LED已成为目前国际上该领域研发的热点之一,被认为是新一代白光LED照明的主导,而高效近紫外光激发的荧光粉目前非常缺乏。针对这一需求,本论文分别制备了两种适于近紫外高效激发的荧光粉:Sr3MgSi2O8:Bi3+,Eu2+（蓝粉）和Ca8Mg（SiO4）4Cl2:Ce3+,Eu2+,Mn2+（绿粉）。通过高温固相法合成了Sr3MgSi2O8:Bi3+,Eu2+蓝色荧光粉。利用XRD、粒度仪、荧光分光光度计等分析测试手段,对影响合成物的物相组成、结构以及发光性能的固相合成工艺进行了研究。通过实验确定了对合成温度、激活剂离子Eu2’浓度、荧光粉的粒度等基本工艺参数。所合成的Sr3MgSi2O8:Bi3+,Eu2+发光材料具有良好的发光性能。另外,实验中发现Sr3MgSi2O8:0.02Bi3+,0.04Eu2+亮度较Sr3MgSi2O8:0.04Eu2+提高34.6%,在370nm左右激发相当强,即在Sr3MgSi2O8基质中Bi3+对Eu2+发光有显然的敏化和增强作用,Bi3+与Eu2+离子之间也存在着能量传递,经实验结果推断出Bi3+-Eu2+的能量传递机理为电多极相互作用的共振传递。通过高温固相法首次合成了Ca8Mg（SiO4）4Cl2:Ce3+,Eu2+,Mn2+绿色荧光粉。利用XRD、荧光分光光度计等分析测试手段较为系统地研究了在Ca8Mg（SiO4）4Cl2基质中Ce3+、Eu2+的浓度以及CaCl2的量对发光性能的影响。初步探讨了Eu2+-Mn2+、Ce3+-Eu2+之间的能量传递问题。并由此合成了三掺的Ca8Mg（SiO4）4Cl2:Ce3+,Eu2+,Mn2+绿色荧光粉,其发光性能较CMSC:Eu2+,Mn2+及CMSC:Eu2+都有显著改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 白光发光二极管的实现方法
• 1.2 近紫外光激发的白光LED用单色硅酸盐荧光粉的研究进展
• 1.2.1 硅酸盐蓝粉
• 1.2.2 硅酸盐绿粉
• 1.2.3 硅酸盐黄粉
• 1.2.4 硅酸盐红粉
• 1.3 近紫外光激发的单一基质白光LED用硅酸盐荧光粉的研发进展
• 4）基质'>1.3.1 正硅酸盐（ASiO₄）基质
• 2DSi₂O₇）基质'>1.3.2 碱土焦硅酸盐型（A₂DSi₂O₇）基质
• 3MgSi₂O₈）基质'>1.3.3 镁硅钙石型（Ba₃MgSi₂O₈）基质
• 2O₆）基质'>1.3.4 辉石型（CaMgSi₂O₆）基质
• 2MgSiO₅基质'>1.3.5 Sr₂MgSiO₅基质
• 1.3.6 碱土卤硅酸盐基质
• 1.3.7 其他基质
• 1.4 高温固相反应法制备荧光粉
• 1.5 几种常用激活离子的光谱特性
• 2+离子（4f⁷）的光谱特性'>1.5.1 Eu²⁺离子（4f⁷）的光谱特性
• 2+离子的光谱特性'>1.5.2 Mn²⁺离子的光谱特性
• 3+离子的光谱特性'>1.5.3 Ce³⁺离子的光谱特性
• 1.6 能量传递理论
• 1.6.1 能量的传递与输运途径
• 1.6.2 共振传递模型传递速率
• 1.7 当前白光LED用光转换荧光粉存在的问题及选题的依据
• 1.8 论文研究的主要内容及创新性
• 第2章 实验研究方法
• 2.1 药品及仪器设备
• 2.1.1 药品试剂
• 2.1.2 仪器设备
• 2.2 材料的制备
• 2.2.1 工艺流程
• 2.3 表征及性能测试
• 2+,BI³⁺共激活SR₃MGSI₂O₈材料的合成与性能研究'>第3章 EU²⁺,BI³⁺共激活SR₃MGSI₂O₈材料的合成与性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 样品的晶体结构
• 3MGSI₂O₈:Eu²⁺样品的TG-DTA分析'>3.3 SR₃MGSI₂O₈:Eu²⁺样品的TG-DTA分析
• 3MGSI₂O₈:Eu²⁺的光谱性质'>3.4 SR₃MGSI₂O₈:Eu²⁺的光谱性质
• 3MgSi₂O₈:Eu²⁺发光性能的影响'>3.4.1 焙烧温度对Sr₃MgSi₂O₈:Eu²⁺发光性能的影响
• 3.4.2 激活剂浓度对发光性能的影响
• 3MgSi₂O₈:0.04Eu²⁺样品的发光性能'>3.4.3 Sr₃MgSi₂O₈:0.04Eu²⁺样品的发光性能
• 3.4.4 荧光粉粒度对发光性能的影响
• 3MGSI₂O₈:BI³⁺,Eu²⁺的发光性质及BI³⁺对Eu²⁺能量传递'>3.5 SR₃MGSI₂O₈:BI³⁺,Eu²⁺的发光性质及BI³⁺对Eu²⁺能量传递
• 3MgSi₂O₈:Bi³⁺,Eu²⁺的发光性质'>3.5.1 Sr₃MgSi₂O₈:Bi³⁺,Eu²⁺的发光性质
• 3+与Eu²⁺之间的能量传递'>3.5.2 Bi³⁺与Eu²⁺之间的能量传递
• 3.6 本章小结
• 3+,EU²⁺,MN²⁺共激活氯硅酸镁钙荧光粉的制备与性能研究'>第4章 CE³⁺,EU²⁺,MN²⁺共激活氯硅酸镁钙荧光粉的制备与性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 CMSC的晶体结构
• 2+和MN²⁺的发光特性与能量传递'>4.3 CMSC中EU²⁺和MN²⁺的发光特性与能量传递
• 2+及CMSC:Eu²⁺,Mn²⁺样品的XRD分析'>4.3.1 CMSC:Eu²⁺及CMSC:Eu²⁺,Mn²⁺样品的XRD分析
• 2+的光谱性质'>4.3.2 CMSC:Eu²⁺的光谱性质
• 2+离子浓度对发光强度的影响'>4.3.3 Eu²⁺离子浓度对发光强度的影响
• 2过量对发光强度的影响'>4.3.4 CaCl₂过量对发光强度的影响
• 2+,Mn²⁺的光谱性质'>4.3.5 CMSC:Eu²⁺,Mn²⁺的光谱性质
• 2+,Mn²⁺中Eu²⁺-Mn²⁺之间的能量传递'>4.3.6 CMSC:Eu²⁺,Mn²⁺中Eu²⁺-Mn²⁺之间的能量传递
• 2+和Eu²⁺的发光特性与能量传递'>4.4 CMSC中CE²⁺和Eu²⁺的发光特性与能量传递
• 3+及CMSC:Ce³⁺,Eu²⁺样品的XRD分析'>4.4.1 CMSC:Ce³⁺及CMSC:Ce³⁺,Eu²⁺样品的XRD分析
• 3+激发光谱与发射光谱'>4.4.2 CMSC:Ce³⁺激发光谱与发射光谱
• 3+浓度对CMSC:Ce³⁺发光强度的影响'>4.4.3 Ce³⁺浓度对CMSC:Ce³⁺发光强度的影响
• 3+,Eu²⁺激发光谱和发射光谱'>4.4.4 CMSC:Ce³⁺,Eu²⁺激发光谱和发射光谱
• 3+浓度对CMSC:Ce³⁺,Eu²⁺发光强度的影响'>4.4.5 Ce³⁺浓度对CMSC:Ce³⁺,Eu²⁺发光强度的影响
• 3+和Eu²⁺之间能量传递'>4.4.6 Ce³⁺和Eu²⁺之间能量传递
• 3+,EU²⁺,MN²⁺的发光性质'>4.5 CMSC:CE³⁺,EU²⁺,MN²⁺的发光性质
• 3+,Eu²⁺,Mn²⁺样品的晶体结构'>4.5.1 CMSC:Ce³⁺,Eu²⁺,Mn²⁺样品的晶体结构
• 3+,Eu²⁺,Mn²⁺的光谱性质'>4.5.2 CMSC:Ce³⁺,Eu²⁺,Mn²⁺的光谱性质
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果