稀土掺杂对WLED用硼酸银玻璃发光的影响

摘要

近些年，稀土离子发光材料被广泛应用于新型照明、激光和显示材料等领域，并在其中占据着非常重要的地位。WLED作为第四代新型绿色照明光源，一方面可以提高照明质量，另一方面可以提高照明效率。越来越多的科研人员对稀土离子掺杂的发光材料展开了广泛的研究。为了探索采用玻璃荧光体实现白光LED的可能性，本实验分别制备了Sm3+、Eu3+、Nd3+和Y3+单掺的硼酸银玻璃材料，期望通过结合Sm3+、Eu3+和Nd3+位于红橙光区域的红光发射和Ag聚集体位于蓝绿光区域的宽带发射来实现样品的全色发光。具体内容如下:
　　(1)使用高温熔融淬火技术制备了不同浓度Sm3+和Eu3+掺杂的硼酸银玻璃样品，分别研究各组样品的吸收光谱和激发、发射光谱随浓度的变化，得到Ag多聚体在蓝绿光区域的宽带发射和Sm3+及Eu3+红橙光区域的特征发射。分别选各组分中发光最强的样品，测量其激发、发射谱，观察到激发峰和发射峰随监测波长和激发波长移动，由此得出了不同形式Ag聚集体的存在。研究样品的色坐标和色温，结果表明所设计的样品发光较强、呈现出暖白光，在白光LED领域具有较大的商用价值。
　　(2)采用同样的方法制备了不同浓度Nd3+掺杂的硼酸银玻璃材料，研究了这些样品的吸收光谱和荧光光谱，可以得出样品中Ag以聚集体的形式存在。选取发射光谱中发光最强样品，测量其激发谱和发射谱，可以观察到激发峰和发射峰随监测波长和激发波长的移动，讨论了Ag多聚体随激发波长的变化。研究了样品的色品坐标与色温值，得到了发光较强、发冷白光的玻璃，这对白光LED的研究具有一定的价值。
　　(3)采用相同方法制备了不同浓度Y3+掺杂的硼酸银玻璃样品。测量其吸收谱和465 nm激发光下的发射谱，由此可以得出Ag聚集体的存在。将具有4f电子层的Sm3+、Eu3+、Nd3+离子和不具有4f电子层的Y3+掺杂硼酸银玻璃样品的光谱进行归一化比较，得到稀土离子的掺杂和Ag聚集体的聚集状态及分布形式都没有必然的联系，Ag聚集体的分布只和激发、监测波长有关，但稀土离子掺杂浓度会引起晶体场的变化，从而导致样品中Ag聚集体跃迁速率的变化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 灯用发光材料

1．2 白光LED概述

1．2．1 白光LED的技术介绍

1．2．2 白光LED的发展和现状

1．2．3 白光LED的优缺点

1．3 稀土元素

1．3．1 稀土元素及其分类

1．3．2 稀土离子的电子结构与能级

1．4 玻璃材料

1．4．1 玻璃材料的成分与制备工艺

1．4．1 玻璃材料的性质

1．4．2 玻璃材料的结构及其对发光的影响

1．5 稀土离子的下转换发光

1．6 本论文的研究内容及创新点

第2章 Sm3+掺杂硼酸银玻璃制备、表征与白光LED应用

2．1 引言

2．2 样品的制备与表征

2．2．1 样品的制备

2．2．2 样品的表征方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 Sm3+掺杂的硼酸银玻璃样品的光学吸收谱

2．3．2 Sm3+掺杂的硼酸银玻璃样品的荧光光谱

2．4 小结

第3章 Eu3+掺杂硼酸银玻璃制备、表征与白光LED应用

3．1 引言

3．2 样品的制备与表征

3．2．1 样品的制备

3．2．2 样品参数的测量

3．3 结果与讨论

3．3．1 Eu3+掺杂的硼酸银玻璃样品的光学吸收谱

3．3．2 Eu3+掺杂硼酸银玻璃样品的激发和发射光谱

3．3．3 样品的色品坐标

3．3．4 E0．1样品的光谱特性

3．4 本章小结

第4章 Nd3+掺杂硼酸银玻璃的荧光光谱分析

4．1 引言

4．2 样品的制备与表征

4．2．1 样品的制备

4．2．2 样品参数的测量

4．3 结果与讨论

4．3．1 Nd3+掺杂的硼酸银玻璃样品的光学吸收谱

4．3．2 465nm激发光下的下转换荧光光谱

4．3．3 发光最强样品的色品坐标

4．3．4 不同监测波长下样品的荧光光谱

4．4 本章小结

第5章 稀土离子(Eu3+、Sm3+、Nd3+及Y3+)掺杂对硼酸银玻璃发光的影响

5．1 样品的制备与表征

5．1．1 样品的制备

5．1．2 样品参数的测量

5．2 结果与讨论

5．2．1 Y3+掺杂的硼酸银玻璃样品的光学吸收谱

5．2．2 Sm3+／Y3+单掺硼酸银玻璃的积分强度对比

5．2．3 Sm3+／Y3+／Nd3+／Eu3+单掺硼酸银玻璃的积分强度对比

5．2．4 Sm3+／Y3+／Nd3+／Eu3+单掺硼酸银玻璃宽带发射峰中心对比

5．2．5 各样品在465nm激发光下的发射光谱

5．2．6 各样品的色品坐标与色温

5．3 本章小结

结论

展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢