發(fā)布時間：2020-07-22 11:37

【摘要】：白光LED作為新一代的綠色照明光源,具有輕便、壽命周期長、發(fā)光效率高、低成本等優(yōu)點(diǎn)。目前,單芯片熒光粉的轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)白光LED的主要方式。因此,熒光粉的發(fā)光性能對白光LED的發(fā)光具有重要影響。此外,熒光粉的發(fā)光性能與其基質(zhì)材料的物理化學(xué)性能緊密相關(guān)。所以選擇一種具有良好物理化學(xué)性能的材料作為熒光粉的基質(zhì)十分關(guān)鍵。硅酸鹽具有物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,原料廉價易得,合成工藝簡單等優(yōu)點(diǎn),是稀土熒光粉理想的基質(zhì)材料。以硅酸鹽作為基質(zhì)的稀土熒光粉的研究經(jīng)常被報(bào)道。因硅酸鹽具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu),使得其在白光LED及顯示照明領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。本文采用溶膠-凝膠法制備了Eu~(3+)、Tb~(3+)、Ce~(3+)稀土離子單摻雜以及雙摻雜M_3MgSi_2O_8(M=Sr,Ba)硅酸鹽的三種稀土熒光粉,研究了煅燒溫度及稀土離子摻雜濃度對其發(fā)光性能的影響,并深入探討了稀土離子之間的相互作用機(jī)制。本文主要研究內(nèi)容如下:1.采用溶膠-凝膠法制備了Sr_3MgSi_2O_8:Eu~(3+)紅色熒光粉。研究了煅燒溫度對樣品形貌以及發(fā)光性能的影響。當(dāng)煅燒溫度為1150℃時,得到的熒光粉的比表面積最大,為90.21m~2/g;所有樣品在394 nm的激發(fā)波長下,均在614 nm和702 nm處出現(xiàn)了強(qiáng)發(fā)射峰,分別對應(yīng)于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2和~5D_0→~7F_4躍遷,屬紅光發(fā)射。通過比較不同煅燒溫度處理后樣品的發(fā)光強(qiáng)度,當(dāng)煅燒溫度為1150℃時,Sr_3MgSi_2O_8:Eu~(3+)紅色熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度最大,即得到最佳的煅燒溫度為1150℃。2.采用溶膠-凝膠法制備了單一基質(zhì)可調(diào)色熒光粉Sr_(3-x-y)MgSi_2O_8:xEu~(3+),yTb~(3+)(x=0%、1%、2%、4%、6%、8%,y=0%、0.5%、1%、2%、4%、6%、8%)。研究了Eu~(3+)、Tb~(3+)的摻雜濃度與發(fā)光性能的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)Tb~(3+)對Eu~(3+)的發(fā)光具有敏化作用,而Eu~(3+)對Tb~(3+)的發(fā)光具有削弱作用,即存在Tb~(3+)→Eu~(3+)的單向能量傳遞。通過熒光壽命曲線方程擬合計(jì)算得到Sr_(2.9)MgSi_2O_8:8%Eu~(3+),2%Tb~(3+)中Tb~(3+)→Eu~(3+)能量傳遞效率達(dá)35.98%。通過Forster-Dexter理論,研究了Tb~(3+)→Eu~(3+)的能量傳遞作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)其是通過電偶極-電偶極相互作用來實(shí)現(xiàn)能量傳遞的。其中,Sr_(2.95)MgSi_2O_8:3%Eu~(3+),2%Tb~(3+)熒光粉的熱活化能Ea值為0.309 eV,表現(xiàn)出很好的熱穩(wěn)定性。3.采用溶膠-凝膠法制備了Tb~(3+)、Ce~(3+)共摻雜顏色可調(diào)的Ba_3MgSi_2O_8:xCe~(3+),yTb~(3+)熒光粉,研究了Tb~(3+)、Ce~(3+)離子摻雜濃度與其發(fā)光性能的關(guān)系。得到Tb~(3+)的最佳摻雜濃度為8%。隨著Ce~(3+)濃度的增大,熒光粉Ba_(2.94-x)MgSi_2O_8:xCe~(3+),6%Tb~(3+)中與Tb~(3+)相對應(yīng)的發(fā)射峰(544nm)先增大后減小,當(dāng)Ce~(3+)的摻雜濃度為8%時,Tb~(3+)的發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng);而在熒光粉Ba_(2.92-y)MgSi_2O_8:8%Ce~(3+),yTb~(3+)中,隨著Tb~(3+)摻雜濃度的增大,與Ce~(3+)對應(yīng)的發(fā)射峰值416 nm逐漸減小。即在熒光粉Ba_3MgSi_2O_8:xCe~(3+),yTb~(3+)中,存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量傳遞。同時,通過熒光壽命曲線方程擬合計(jì)算得到Ba_(2.84)MgSi_2O_8:8%Tb~(3+),8%Ce~(3+)熒光粉中Ce~(3+)→Tb~(3+)能量傳遞效率達(dá)34.64%。研究了Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量傳遞作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)其是通過相互交換作用來實(shí)現(xiàn)能量傳遞。熒光粉Ba_(2.84)MgSi_2O_8:8%Tb~(3+),8%Ce~(3+)的熱活化能Ea值為0.113 eV。以上研究結(jié)果表明,通過選擇合適的稀土離子和優(yōu)化制備過程中的煅燒溫度及其他工藝條件可以提升熒光粉的發(fā)光性能。同時,本文制備出來的三種熒光粉中,Sr_(3-x-y)MgSi_2O_8:xEu~(3+),yTb~(3+)熒光粉不僅顏色可調(diào),并且熱穩(wěn)定性好,相比于其他兩種熒光粉,Sr_(3-x-y)MgSi_2O_8:xEu~(3+),yTb~(3+)熒光粉最具有應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ422;O482.31
【圖文】：

膠法合成 Sr3MgSi2O8:Eu3+紅色熒光粉及其發(fā)光性是在經(jīng)過 950 ℃，1050 ℃，1150 ℃和 1描電子顯微鏡（SEM）照片；由圖可知 9大小不一，團(tuán)聚明顯，在大塊狀表面存在特殊的珊瑚狀，造粒明顯，表面較致密粒徑更��；1150 ℃煅燒 4 h 后的樣品表面，同時無規(guī)則塊狀顆粒變小，大約 300 nm結(jié)晶性好；1250 ℃煅燒 4 h 后的樣品表面規(guī)則細(xì)小顆粒，結(jié)晶性減弱。這與 XRD 是 1150 ℃，當(dāng)溫度過高時，會破壞其結(jié)

4%y=2%y=1%y=0.5%y=0%Wavelength(nm)PDF#10-0075圖 4.1 熒光粉 Sr2.97-yMgSi2O8:3%Eu3+,yTb3+(y=0,0.5%,1%,2%,4%)的 XRD 譜圖4.2.2 形貌分析圖 4.2(a)為 Sr2.95MgSi2O8:3%Eu3+,2%Tb3+熒光粉的掃描電鏡能譜圖(EDS)，從能譜圖中可以看出，樣品含有 Sr，Mg，Si，O，Eu 和 Tb 元素，并且沒發(fā)現(xiàn)其他雜質(zhì)元素。同時，由掃描電鏡照片(b)可以看出樣品存在大量小顆粒，團(tuán)聚明顯，表面較光滑，結(jié)晶性較好。由 EDS 測試元素的區(qū)域照片可以知道所有元素都均勻的分布于樣品中

四章 溶膠-凝膠法制備單一基質(zhì)可調(diào)色熒光光粉 Sr3MgSi2O8:Eu3+,Tb3+及其發(fā)光性能的研究粉的色坐標(biāo) 是樣品 Sr3-x-yMgSi2O8:xEu3+，yTb3+(x=0%，3%；y=0%-8%)的色坐標(biāo)圖。，通過調(diào)節(jié)雜質(zhì)離子 Eu3+，Tb3+的摻雜濃度，熒光粉的發(fā)光顏色可從紅光 ， 再 到 綠 光 ； 其 相 應(yīng) 的 色 坐 標(biāo) 如 下 表 4.8 所 示 。 表i2O8:xEu3+,yTb3+(x=0%，3%；y=0%-8%)熒光粉是一種單一基質(zhì)可調(diào)色熒光D 燈及照明顯示領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。

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本文編號：2765761