荧光粉NaTaOGeO4：Mn2+共掺Pr3+或Tb3+发光性质的研究

摘要

作为新一代照明光源，白光发光二极管(W-LED)因其寿命长、效率高、污染小等优点，在照明显示领域有着很大的发展空间。目前，通过紫外-近紫外激发三基色荧光粉获得白光的制备手段成为了W-LED领域的重点研究方向。但这种方法需要多相荧光粉混合才能实现白光。而多相荧光粉的调控配比等问题严重的影响了其发光的色彩还原性。而且其制备工艺复杂，成本较高等因素限制了这种荧光粉的发展及应用。因此，制备一种新型高效的单相白光发光材料成为了目前固体发光领域的热门课题。
　　本文采用高温固相法制备了两组颜色可调控的NaTaOGeO4荧光粉，分别为NaTaOGeO4∶Mn2+，Pr3+和NaTaOGeO4∶Mn2+，Tb3+。通过测试X射线衍射仪分析物相以及测试样品的激发、发射光谱等测试样品的发光性质，通过样品的变温光谱测试样品的热稳定性以及通过样品的荧光衰减寿命测试样品的能量传递机制。
　　X射线衍射分析结果表明，NaTaOGeO4的晶体结构没有因为Pr3+，Tb3+和Mn2+的掺杂发生改变。对于NaTaOGeO4∶Mn2+荧光粉，其激发光谱由两个吸收带组成，分别属于基质激发(228 nm)和Mn2+→O2-电荷迁移跃迁(248 nm)。在248 nm波长激发下，NaTaOGeO4∶Mn2+的发射光谱主要由Mn2+离子的4T1→6A1能级跃迁发射(576 nm)和属于基质的宽带发射(350-500 nm)组成。对于NaTaOGeO4∶Pr3+荧光粉，其激发光谱在277 nm附近出现了属于Pr3+离子典型的4f5d激发跃迁。在277 nm激发下，其发射光谱主要包含位于492 nm和498 nm附近的蓝绿光发射，属于Pr3+离子的3P0→3H4能级跃迁。通过将Pr3+离子掺入NaTaOGeO4∶Mn2+荧光粉，可以同时观察到Mn2+离子和Pr3+离子的发射特征峰，通过改变浓度掺杂比，从而获得线性颜色可调控的白光荧光粉。通过荧光光谱证实了Mn2+离子到Pr3+离子之间存在能量传递。
　　对于NaTaOGeO4∶Tb3+荧光粉，在244nm激发下NaTaOGeO4∶Tb3+的发射光谱由位于380，413，436，492以及544 nm的发射峰组成，分别属于Tb3+离子的5D3→7FJ和5D4→7FJ(J=6，5，4)能级跃迁。在277 nm长激发下，位于492 nm和544 nm处有较强的绿光发射，分别属于Tb3+离子的5D4→7F6，5D4→7F5能级跃迁。当将Tb3+离子掺杂在NaTaOGeO4∶Mn2+荧光粉中时，发射光谱中同时出现了Mn2+离子和Tb3+离子的发射特征峰，通过改变Mn2+离子和Tb3+离子的浓度掺杂比，即控制红橙光和蓝绿光的强度比，可以得到颜色可调控的荧光粉。通过荧光寿命衰减图谱，发现Tb3+离子到Mn2+离子之间存在能量传递，同时，根据无辐射跃迁定则证实Mn2+离子之间存在能量传递，属于电多极相互作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 发光材料

1．2 锗酸盐发光材料的研究现状

1．3 研究目的及意义

1．4 研究内容

第二章 过渡元素及稀土元素的发光原理

2．1 Mn2+离子的发光特性

2．2 Pr3+离子的发光特性

2．3 Tb3+离子的发光特性

第三章 样品的制备与性能检测

3．1 样品制备

3．1．1 实验用原材料

3．1．2 样品制备过程

3．2 样品表征

3．2．1 X射线衍射(XRD)

3．2．2 光致荧光光谱分析

3．2．3 荧光衰减寿命

3．2．4 CIE色度图

第四章 NaTaOGeO4：Mn2+共掺Pr3+或Tb3+的发光性质

4．1．1 样品的结构分析

4．1．2 NaTaOGeO4：Mn2+，Pr3+的发光性质

4．2 NaTaOGeO4：Mn2+，Tb3+的结构及发光性质研究

4．2．1 样品的结构分析

4．2．2 NaTaOGeO4：Mn2+，Tb3+的发光性质

第五章 结论

参考文献

致谢

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