本文選題：LED　切入點：鍺酸鹽　出處：《昆明理工大學》2016年碩士論文

【摘要】：商用LED用熒光材料多采用鋁酸鹽、硅酸鹽、硫化物等作為發(fā)光材料基質,然而鋁酸鹽合成溫度較高,硅酸鹽的熱穩(wěn)定性和耐濕潮性能差,而硫化物穩(wěn)定性差等缺點,導致其熒光材料壽命較短。因此開發(fā)性能優(yōu)異的熒光材料基質對于LED的生產應用有著重要的實際意義。本工作中,選用合成溫度較低、穩(wěn)定性好的鍺酸鹽作為熒光粉基質進行研究。此外在熒光粉制備過程中,缺陷的存在會影響熒光粉的光致發(fā)光性能,因此缺陷態(tài)的改善也將有利于材料光致發(fā)光特性的改進。另一方面,考慮到缺陷中心是長余輝發(fā)光過程中重要的組成部分,通過研究長余輝材料的缺陷態(tài)結構可進一步了解長余輝材料的發(fā)光機理,這對研究和設計長余輝材料是非常有必要的。調研發(fā)現(xiàn)在鍺酸鹽體系中,由于該體系材料基質存在自激發(fā)長余輝現(xiàn)象,這是源于基質的本征缺陷在發(fā)光過程中不僅作為了發(fā)光中心同時也作為陷阱中心,從而實現(xiàn)了自激發(fā)長余輝發(fā)光。因此選用這種具有自激發(fā)性能的鍺酸鹽基質,研究其缺陷態(tài)結構。這一部分工作不僅有利于對其光致發(fā)光特性進行優(yōu)化,還有利于簡化長余輝結構模型,從而開展長余輝機理的研究,明確長余輝機理和缺陷態(tài)結構的關系。綜上所述,研究熒光粉基質中存在的缺陷態(tài)對改善光致發(fā)光以及探討長余輝發(fā)光機理具有顯著的意義。本論文主要探索了新型鍺酸鹽熒光粉的光致發(fā)光特性、長余輝發(fā)光特性、缺陷態(tài)結構等。本論文的創(chuàng)新點：選擇具有自激發(fā)特性的鍺酸鹽體系,探討了該體系中的光致發(fā)光過程及電子俘獲過程,著重探索了缺陷態(tài)對于熒光材料在光致發(fā)光、長余輝以及光激勵過程中的重要作用。主要研究結論是如下幾點：1.新型鍺酸鹽體系材料的開發(fā)：SrGeO3和Ca2Ge7O16鍺酸材料。采用高溫固相法合成了鍺酸鹽熒光材料SrGeO3.Ca2Ge7O16.在這兩種鍺酸鹽材料中摻雜了稀土離子Eu3+,制備得到了紅色熒光材料SrGeO3:Eu3+、Ca2Ge7O16:Eu3+。并通過引入電荷補償劑以及Sm3+-Eu3+之間的能量傳遞兩種方法對紅色熒光粉發(fā)光特性進行了優(yōu)化。此外,實驗發(fā)現(xiàn)了在Ca2Ge7O16:Sm3+樣品中存在明顯的紅色長余輝現(xiàn)象,而長余輝的出現(xiàn)導致拖尾現(xiàn)象,這對LED成像過程是不利的。當引入Eu3+離子后,長余輝現(xiàn)象消失,對Sm3+,Eu3+摻雜的Ca2Ge7O16樣品的缺陷態(tài)結構進行了研究。2.研究了具有自激發(fā)特性的鍺酸鹽熒光粉Ca2Ge7O16和Na2ZnGeO4的缺陷態(tài)結構。在Ca2Ge7O16基質材料中,研究表明在自激發(fā)Ca2Ge7O16基質中存在兩個陷阱中心,分別是氧空位和鈣空位。氧空位和鈣空位不僅可以作為發(fā)光中心,也可以作為陷阱中心對其基質的自激發(fā)性能有貢獻。在該材料中引入稀土離子Sm3+,實現(xiàn)了Ca2Ge7O16基質與Sm3+離子之間的能量傳遞從而制備得到了紅色長余輝材料。探索了自激發(fā)鍺酸鹽材料Na2ZnGeO4的缺陷態(tài)結構,研究結果發(fā)現(xiàn)Na2ZnGeO4自激發(fā)特性主要來自于本征缺陷鋅空位。鋅空位不僅作為激發(fā)態(tài)能級實現(xiàn)光致發(fā)光過程,同時還可以作為陷阱中心捕獲載流子實現(xiàn)自激發(fā)長余輝發(fā)光。這部份工作對設計長余輝材料以及長余輝材料改性來說是非常有意義的。在Na2ZnGeO4基質中摻雜發(fā)光中心離子：Tb3+/Mn2+離子,實現(xiàn)了Na2ZnGeO4基質到發(fā)光中心離子之間的能量傳遞過程,最終實現(xiàn)了長余輝顏色由藍光向綠光轉變。通過基質到發(fā)光中心實現(xiàn)能量傳遞以及長余輝顏色可調的方法,可以簡化對長余輝材料的制備過程,同時可以降低熒光材料的制備成本。3.進一步簡化長余輝機理模型。由于具有低維結構的基質材料可以提供一種可以貫穿整個晶格的一維隧道,一方面可以促進載流子之間的運輸過程,另一方面有利于缺陷之間的相互作用以及缺陷與載流子之間的運輸過程。主要研究了低維鏈狀結構SrGa2O4的發(fā)光特性,實驗過程中發(fā)現(xiàn)SrGa2O4基質同樣具有自激發(fā)特性,這是由于Ga3+離子在該結構中作為了發(fā)光中心。通過在該材料中摻入金屬離子Bi3+,實現(xiàn)了基質到Bi3+的能量傳遞,最終制備得到了高亮度的電子俘獲材料。本工作主要從三個光學應用上對其進行了研究和分析,結果顯示SrGa2O4:Bi3+表現(xiàn)出了優(yōu)良的發(fā)光性能,它不僅可以用于LED用黃色熒光粉,長余輝發(fā)光材料,還可以應用于光學存儲材料。
[Abstract]:In this paper , it is very necessary to study the photoluminescence character , long afterglow luminous characteristic , defect state structure and so on . The process of energy transfer between Ca2Ge7O16 substrate and Sm3 + ions is studied .

【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ422;TN312.8

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本文編號：1697332