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《江西理工大学》 2018年
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Tb~(3+),Ce~(3+)掺杂M_3Al_2O_6(M=Ca,Sr,Ba)荧光粉的制备及发光性能研究

李嘉鹏  
【摘要】:白色发光二极管(w LEDs)的问世,是半导体技术的发展在引发微电子革命后又在孕育着一场照明革命。由于LED体积小、耐振动、响应速度快、寿命长和无污染等优点,将成为替代白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的第四代光源。绿光荧光粉是实现LED白光发射的重要组成部分。本文采用高温固相法合成了Ce3+、Tb3+单掺及共掺的M3Al2O6(M=Ca,Sr,Ba)系列铝酸盐荧光粉,分析了其晶体结构和颗粒形貌,研究了其发光性能,探讨了其作用机理。主要研究内容如下:(1)、比较在不同目标反应温度下合成样品的晶体结构、形貌以及样品在各自最强激发波长激发下的发射光谱,进而研究煅烧温度对反应产物的影响。确定了作为荧光粉基质的Ca3Al2O6、Sr3Al2O6、Ba3Al2O6的最佳煅烧温度,其最佳煅烧温度分别为1400℃、1200℃、1450℃。通过比较在不同Tb3+、Ce3+掺杂浓度下样品发光性能,确定了在三种基质下Tb3+、Ce3+离子掺杂的最佳浓度分别为1 mol%、1 mol%、2 mol%和2 mol%、2 mol%、4 mol%。(2)、通过比较M3-x Al2O6:x Tb3+系列荧光粉的激发光谱,观察到4f8-4f75d1激发峰峰位随Ca、Sr、Ba离子半径的增加逐渐蓝移。在研究的M3Al2O6:Tb3+三种荧光粉中,发现Ca3Al2O6:Tb3+具有更好的发光强度,因此更适合作为紫外激发的绿色荧光粉。(3)、通过比较Li+、Na+、K+对三种基质荧光粉的影响,找到三种基质下各自最适合的电荷补偿剂。三种碱金属离子的掺入均没有改变样品的晶体结构。且三种碱金属离子均能对发光效率做出改善,其中Li+离子最为明显。(4)、对于M3A12O6:Ce3+而言,碱土金属离子M2+存在6种不同的格位。本文通过光谱分析对Ce3+在三种M3A12O6中掺杂所占据的格位进行了分析。(5)、对于Ca2.94Al2O6:0.06 Ce3+和Ba2.94Al2O6:0.06 Ce3+而言,在Tb3+猝灭浓度范围内,随Tb3+掺杂浓度的提高,Ce3+所对应的发射峰强度不断降低,Tb3+发光强度不断升高。在超过Tb3+猝灭浓度范围后,随Tb3+掺杂浓度的提高,Tb3+发光强度不断降低。说明在Ce-Tb间存在能量传递。而对于Sr2.94Al2O6:0.06 Ce3+而言,掺杂Tb3+后的样品在Ce3+激发波长激发下,并没有显示出明显Tb3+发光。通过荧光寿命显示,在M3Al2O6结构基质中,Ce-Tb间可能存在的是辐射能量传递。
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ422

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