白光LED用稀土离子掺杂Sr3Bi(PO4)3的制备与发光性能

摘要

本文采用高温固相法合成了适合紫外光-近紫外光激发的Sr3Bi(PO4)3三基色荧光粉，并分章讨论了掺杂不同稀土离子激活剂(Eu3+、Tb3+、Eu2+和Dy3+)时荧光粉的光谱性质、浓度对发射光谱的影响和其他发光性能，具体如下：
　　(1)Sr3Bi(PO4)3:Eu3+红色荧光粉的激发光谱峰值位于318nm，361nm，383nm，393nm，414nm和465nm，属于Eu3+离子的4f-4f跃迁。发射光谱峰值位于580nm，594nm，614nm，654nm，705nm，对应于Eu3+的5D0→7FJ(J=0，1，2，3，4)特征跃迁。分析得知本样品中Eu3+离子在晶格中占据非反演中心位置，色纯度较高。并讨论了样品的时间分辨光谱、掺杂浓度对发射光谱光谱性质的影响。
　　(2)Sr3Bi(PO4)3:Tb3+绿色荧光粉的激发光谱由几个宽谱组成，最强激发峰为377nm。发射光谱由5D3能级较弱的蓝光发射和5D4能级较强的绿光发射组成。当Tb3+的掺杂浓度x=0.17时，发生浓度猝灭，猝灭机理为电偶极-电四极相互作用。Tb3+在5D4能级的寿命约为0.2775ms，样品的色坐标为(0.299，0.542)。
　　(3)Sr3Bi(PO4)3:Eu2+蓝色荧光粉的激发光谱波峰位于在330nm处，发射光谱峰值在420nm处，属于Eu2+的特征跃迁。合成了不同Eu2+掺杂浓度的荧光粉，发现该样品中Eu2+的最佳掺杂浓度为x=0.10。根据Blasse理论，浓度猝灭时Eu2+离子间的距离Rc=17.18?。通过Dexter能量共振理论分析得知荧光粉的自身猝灭机理为电偶极-电四极相互作用。样品的色坐标为(0.1672，0.0100)，位于色度图的蓝色区域。
　　(4)Sr3Bi(PO4)3:Dy3+白光荧光粉的激发波段位于300~500nm之间，峰值为323nm，348nm，362nm，385nm，423nm，451nm和471nm。发射谱由两个窄峰组成，峰值为482nm，575nm，并以348nm波长激发得到的发射光谱的峰值最强。当Dy3+离子掺杂浓度增加到0.08mol-1时，发光强度最好。此后，随着掺杂浓度的继续增大，出现浓度猝灭现象。但变化掺杂浓度，样品的黄蓝比IY/IB基本不变。经测试得出样品的色坐标均位于白光区域，并得出Dy3+离子在4F9/2能级上的寿命为0.778ms。

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第1章 绪 论

1.1 各个国家关于发展LED的政策措施

1.2 LED的发展历程

1.3 实现白光LED的方法

1.4 目前LED灯存在的问题

1.5 本文的研究目的

1.6 本文的研究内容

第2章 发光材料的相关概念及制备方法

2.1 稀土元素概念

2.2 稀土材料的发光机理

2.3 影响发光特性的主要因素

2.4 荧光粉的制备方法

第3章 红色荧光粉Sr3Bi(PO4)3:Eu3+的合成及发光性能

3.1 引言

3.2 实验

3.3 结果与讨论

3.4 结论

第4章 绿色荧光粉Sr3Bi(PO4)3:Tb3+的制备及发光特性研究

4.1 引言

4.2 实验

4.3 结果与讨论

4.4 结论

第5章 蓝色荧光粉Sr3Bi(PO4)3:Eu2+的制备及光谱特性

5.1 引言

5.2 实验

5.3 结果与讨论

5.4 结论

第6章 白光荧光粉Sr3Bi(PO4)3:Dy3+的制备与表征

6.1 引言

6.2 实验

6.3 结果与讨论

6.4 结论

结束语

参考文献

致 谢

攻读硕士期间发表的论文