几种LED/FED用新型氧化物基发光材料的制备及其性能研究

摘要

稀土离子由于其特殊的能级结构可产生多色发光，作为无机发光材料的发光中心，在诸多领域得到重要的应用，如等离子体显示器(PDP)，白光发光二极管(LED)，场发射显示器(FED)及 X射线成像闪烁体等方面。在稀土元素和过渡金属中，f-d跃迁的Eu2+，Ce3+及Mn2+离子为激活剂时，受晶体场环境的影响较大，可以产生从蓝光到红光的发射；而f-f跃迁的稀土离子(Tb3+，Eu3+。Dy3+。Sm3+。Pr3+等)几乎不受晶体场影响，产生特征发射，可覆盖紫外、可见及红外光区域。在本论文中，针对白光LED/FED用荧光粉所存在的发光效率低，显色性差，发光亮度低等问题，选择成本低，较稳定的硅酸盐，磷酸盐和钨酸盐等典型材料作为基质材料，以高温固相法合成多色发光材料，研究其在光致发光及阴极射线激发下的发光性能，评估其在LED/FED上的应用潜力。主要内容如下：
　　1.选取了两种典型的硅酸盐材料 BaSc2Si3O10及 Na4Ca4Si6O18为基质，采用固相反应法得到了分别以 Eu2+及 Ce3+。Mn2+/Tb3+为激活剂的发光材料。BaSc2Si3O10: Eu2+在紫外激发下，呈现出色纯度良好的蓝光发射。结合 Rietveld结构精修，光致发光光谱及荧光寿命等表征手段，讨论了Eu2+在晶格中的格位占据情况及其对发光性能的影响，并研究了其热猝灭性能及内在机理。同时研究了多色荧光粉Na4Ca4Si6O18:Ce3+。Mn2+/Tb3+的光致发光及阴极射线发光特性，讨论了Tb3+离子之间的能量传递机制，在光致发光及阴极射线激发下，通过调节掺杂离子浓度，可以在单一基质中实现多色及白光发射。
　　2.选取两种磷酸盐基质 Ca9Al(PO4)7和 Ca8NaGd(PO4)6F2，对其进行 Ce3+。Mn2+离子的掺杂，研究了其光致发光或阴极射线发光性质。通过光谱表征及荧光寿命等手段，分析了Ce3+。Mn2+在晶格中的格位占据情况及能量传递作用，同时发现了Gd3+-Mn2+离子对之间的能量传递效应，并进一步探究了这两种荧光粉在LED及FED中的潜在应用。
　　3.选取钨酸盐Y2WO6为基质，以Eu3+/Sm3+/Dy3+/Pr3+作为激活剂，采用固相方法得到了一系列多色荧光粉并研究了其光致发光或阴极射线发光性质。在紫外激发下，通过将WO66-基团发光与激活剂Dy3+/Sm3+/Pr3+的发光进行复合，得到了良好的白光发射。在蓝光激发下，Y2WO6：Pr3+显示色纯度优良的红光发射。在电子束激发下，Y2WO6:Eu3+/Sm3+/Dy3+的导电性能及抗老化性能优于商用粉Y2O3：Eu3+,从而说明了其在LED及FED应用方面具有潜在的应用价值。
　　4.选取硼酸盐基质Mg5SnB2O10，共掺Bi3+。Eu3+离子，研究了光致发光性能及Bi3+对Eu3+的敏化作用，通过调节Bi3+的含量使得Eu3+的发光强度得到显著提高，从而获得了一种在UV-LED上有潜在应用前景的红色荧光粉。

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第一章 绪论

1.1 稀土离子及过渡金属离子的跃迁

1.2 LED/FED用发光材料概述

1.3 本论文的选题意义和结构

参考文献

第二章 实验

1.1 样品的制备方法

1.2 样品的测试与表征

第三章 稀土离子激活的典型硅酸盐BaSc2Si3O10和

3.1 引言

3.2 BaSc2Si3O10:Eu2+的制备及性能表征

3.3 Na4Ca4Si6O18:Ce3+, Mn2+,Tb3+的制备及性能表征

3.4本章小结

参考文献

第四章 稀土离子激活的典型（氟）磷酸盐Ca9Al(PO4)7和

4.1 引言

4.2 Ca9Al(PO4)7:Ce3+, Mn2+的制备及性能表征

4.3 Ca8NaGd(PO4)6F2:Ce3+, Mn2+的制备及其性能表征

4.4 本章小结

参考文献

第五章 稀土离子激活的Y2WO6发光材料的制备及性质研究

5.1 引言

5.2 Eu3+, Sm3+, Dy3+, Pr3+激活的Y2WO6样品发光性能研究

5.3 本章小结

参考文献

第六章 Eu3+/Bi3+激活的Mg5SnB2O10发光材料的制备及性质研究

6.1 引言

6.2 Eu3+/Bi3+激活的Mg5SnB2O10

6.3 本章小结

参考文献

第七章 结论与展望

7.1 总结

7.2 不足与展望

在学期间的研究成果

致谢