稀土掺杂Li(Y/Gd)5P2O13与Na0.34Ca0.66Al1.66Si2.34O8荧光粉发光性能研究

摘要

白光LED因其具有体积小、寿命长、高效、环保、节能等诸多优点，而被广泛应用于照明、LED显示屏、液晶背景光源、医学成像、植物用光等领域，成为国际照明领域研究的热点。LED器件是由蓝光或紫外芯片激发荧光粉组合得到，由此可见，荧光粉在LED器件发光中发挥着重要作用。因此，本论文的工作之一就是选择磷酸盐为基质材料，研发能够被紫外、近紫外光有效激发的红色荧光粉和单一基质高显色性的白光荧光粉。
　　另外，长余辉发光材料作为光致发光材料的一种，因其可以存储激发能，在激发停止后，仍可持续发光几分钟到几小时而被广泛研究报道。目前，长余辉材料已经被广泛应用于应急照明、装饰、生物医学成像、军用监控等领域。因此，本论文的另一工作就是对稀土离子掺杂长余辉材料Na0.34Ca0.66Al1.66Si2.34O8的余辉性能进行了研究。具体研究内容包括以下三个方面：
　　(1)利用高温固相法合成了新型红色荧光粉LiY5P2O13:Eu3+。在近紫外光394 nm和蓝光467 nm激发下，这种荧光粉发出高强度的红光，同时表现出很高的色纯度。当Eu3+的掺杂浓度为10 mol％时，荧光粉发光强度达到最大值，随后增加 Eu3+含量，发光强度减小，Dexter理论分析表明，浓度猝灭机制是电偶极-电四极相互作用的结果。通过J-O理论的计算得出， Eu3+在这种荧光粉中具有较高的跃迁几率，从而导致了较高的发光效率。通过与商用红色荧光粉Y2O2S:Eu3+和Sr2Si5N8:Eu3+的发光强度和热稳定性比较可知，该荧光粉在白光LED中具有较好应用前景。
　　(2)利用高温固相法合成了Bi3+/Eu3+共掺的LiGd5P2O13荧光粉。在290 nm紫外光激发下LiGd5P2O13:Bi3+呈现出一个380-650 nm的宽带发射。利用Bi3+对Eu3+的能量传递，合成了一种单一基质发白光的LiGd5P2O13:Bi3+,Eu3+荧光粉，并对其发光性质、能量传递以及光色调控等进行了研究。获得了显色指数为82、色温为4250 K、色坐标为(0.372,0.328)的高显色性白光。
　　(3)利用高温固相法合成了Eu2+/Dy3+掺杂的Na0.34Ca0.66Al1.66Si2.34O8长余辉荧光粉。Eu2+离子单独掺杂时，在近紫外光激发下，发射出峰值在425 nm附近的宽带蓝光，并伴随有微弱的余辉；Dy3+离子掺入后，其发光强度和余辉性能都有了明显的提升。对激发/发射光谱、余辉衰减曲线、热释光谱进行了测量与分析，计算了陷阱的深度，并解释了Dy3+离子在该材料中能提升余辉性能的原因。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1白光LED的发展史与现状

1.2白光LED实现方法

1.3稀土离子发光理论

1.4能量传递

1.5长余辉发光材料介绍

1.6本文所涉及的Eu3+, Eu2+, Bi3+, Dy3+离子的发光特性

1.7 本论文研究的主要内容及成果

第二章 实验方法与检测手段

2.1 实验所用原材料与设备

2.2 样品合成过程

2.3 样品检测手段

第三章 红色荧光粉LiY5P2O13:Eu3+的发光性能研究

3.1 LYPO:Eu3+ 荧光粉的合成

3.2 LYPO:Eu3+荧光粉的测量与讨论

3.3 小结

第四章LiGd5P2O13:Bi3+,Eu3+的发光性能与能量传递研究

4.1 LGPO:Bi3+,Eu3+荧光粉的合成

4.2 LGPO:Bi3+,Eu3+荧光粉的测量与讨论

4.3 小结

第五章 Dy3+对Na0.34Ca0.66Al1.66Si2.34O8:Eu2+发光及余辉性能的影响研究

5.1 NCASO:xEu2+, yDy3+荧光粉的制备

5.2 实验结果讨论与分析

5.3 小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文