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稀土掺杂磷酸盐发光材料的制备与性能研究

柴卿瑀  
【摘要】:随着生活水平的提高,人们对照明质量的要求越来越高。LED照明逐渐成为一种可以代替其他照明工具的新型光源。白光LED较其它已知光源具有照明效率高,使用时间长久,能量损耗低,便捷易安装,环境友好等一系列优点,已成为21世纪最引人注目的绿色光源。由于PO_4~(3-)在紫外光区具有高吸收,越来越多的研究者使用磷酸盐作为荧光粉基质。磷酸盐基质荧光粉优点很多,如发光强度高,煅烧温度低,对环境没有危害等。因此本论文了做了以下研究:1.通过高温固相法合成了一系列白色荧光粉Na_3Ce_(1-x)(PO_4)_2:xDy~(3+),并对其发光特性进行了分析和讨论。结果表明Na_3Ce_(1-x)(PO_4)_2:xDy~(3+)能够被近紫外光有效激发,当Dy~(3+)的摩尔分数为x=0.01时,发光强度最高。用313 nm紫外光激发的此磷光体,其荧光寿命为1.130 ms左右,而后逐渐降低。观察样品色坐标位于白光区,证明该荧光粉是一种潜在的单基质白光LED材料2.以Sr_2Mg_3P_4O_(15)为基质,采用高温固相法制备了Sr_(2-x)Mg_3P_4O_(15):xEu~(2+)、Sr_2Mg_(2.96)P_4O_(15):0.04Tb~(3+)、Sr_(1.95)Mg_(3-y)P_4O_(15):0.05Eu~(2+),yTb~(3+)等不同离子共掺的荧光粉。荧光光谱表明:在350 nm波长下,Sr_(2-x)Mg_3P_4O_(15):xEu~(2+)系列荧光粉能被有效激发,发射峰位于400-450 nm,其色坐标显示为蓝色。当Eu~(2+)的浓度为13%时,发光强度达到最佳。而后随着Eu~(2+)浓度增加,发光强度降低。掺Tb~(3+)会对Eu~(2+)荧光粉的色度产生影响,因此可以通过改变Tb~(3+)的掺杂浓度来改善三基色荧光粉的颜色。3.利用高温固相法合成Cs_2CaP_2O_7:Eu~(3+)和Cs_2CaP_2O_7:Tb~(3+)荧光粉,并对材料的发光性质进行了研究。研究结果表明:Cs_2Ca_(0.98)P_2O_7:0.02Eu~(3+)在250 nm光激发,存在587 nm、595 nm、611 nm、654 nm和703 nm发射峰而最终发射橙红光。这些发射峰应归因于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_J(J=0,1,2,3,4)跃迁。Cs_2CaP_2O_7:Tb~(3+)在227nm激发下,存在542 nm、550 nm、584 nm和623 nm发射峰而最终发射绿光。这些发射峰是由于Tb~(3+)的~5D_4→~7F_J(J=6,5,4,3)能级跃迁。Cs_2Ca_(1-x)P_2O_7:xTb~(3+)磷光体的发射强度随着Tb~(3+)(1%~12%mol)掺杂浓度的增加先增大后减小。


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