论文摘要
随着世界能源危机的来临和全球环境的恶化,现代科学技术的发展和节能、环保紧密的联系在一起。在上世纪90年代初已经提出了“绿色照明”的照明方针,而且随着LED芯片技术的发展和荧光粉研究取得的进步,白光LED是目前最有发展潜力的照明技术,开辟了第四代光源时代。蓝光LED芯片激发YAG:Ce荧光粉是目前最为成熟的实现白光LED的方法,而且已经实现了产业化,但是这种方法的发光效率不高,而且发光缺少红光成分,显色性能不好,仍然有很大的进步空间。围绕这个中心,本文积极寻找解决办法,在YAG:Ce荧光粉中掺入少量的Bi3+或Sm3+,并对所得样品进行了表征,取得了一些有意义的结果。本文在第一章分析了LED的发展历史、原理、现状和应用;列举并比较了白光LED的实现方法;分析了YAG的结构和性质以及YAG:Ce荧光粉的发光机理、发光特点和各种合成方法;阐述了本文选题的时代背景、依据和研究意义。第二章介绍了本文实验中所用的药品、仪器,实验方法和表征技术。第三章合成了YAG:Ce荧光粉,通过表征找到了Ce3+的最佳掺杂比例为0.06,在此基础上掺入了不同浓度的Bi3+,分析了Bi3+对YAG:Ce荧光粉的结构和发光性能的影响,发现Bi3+的掺杂在未改变荧光粉的激发和发射光谱的形状的同时提高了样品的发光强度,Bi3+的最佳掺杂浓度为0.04,发光强度提高了5倍,这是Bi3+把吸收的能量传递给Ce3+引起的;Bi3+的掺杂未改变YAG:Ce荧光粉的结构,样品属纯YAG相而且无中间相和杂相出现,Bi3+和Ce3+在晶格中占据的是Y<sup>3+的位置;对不同灼烧温度下的YAG:Ce和YAG:Ce,Bi荧光粉进行表征发现随着灼烧温度的升高,荧光粉的发光强度逐渐增强,颗粒团聚现象严重而且尺寸变大,同时样品颗粒也更均匀。第四章制备了不同的Sm3+掺杂浓度和不同灼烧温度的YAG:Ce,Sm荧光粉,对样品的分析发现Sm3+的掺杂未改变YAG:Ce荧光粉的结构,样品属纯YAG相而且无中间相和杂相出现;Sm3+的掺杂提高了样品的发光强度,同时由于Sm3+的特征发射光谱在红光区域,YAG:Ce,Sm荧光粉在红光区域也有发射峰;通过分析发现在YAG:Ce,Sm荧光粉中Sm3+和Ce3+的能量传递是双向传递,样品的激发和发射光谱既有Ce3+的特征光谱也有Sm3+的特征光谱,但以Ce3+的特征光谱为主,因此能量传递也是以Sm3+传递给Ce3+为主;温度对YAG:Ce,Sm荧光粉的影响和对YAG:Ce,Bi荧光粉的影响具有相同的规律,都是随着灼烧温度的升高,荧光粉的发光强度逐渐增强,颗粒团聚现象严重而且尺寸变大。以后还可以在其它基质中研究Bi3+、Sm3+和Ce3+之间的能量传递规律,也可以寻找更多的敏化剂以提高YAG:Ce荧光粉的发光效率和显色质量。