高温固相法合成稀土掺杂磷钨酸盐荧光粉及其发光性能研究

摘要

白光LED具备亮度高、显色性佳、色温低等优点，是照明的首选。目前发展较为成熟的方法是通过蓝光LED芯片激发YAG黄色荧光粉组合成白光，但采用这种方式产生的白光由于缺少红色成分，制备的灯具显色性较差，一直是阻碍白光LED发展和应用的重要因素。因此，开发可被近紫外光有效激发且性能稳定高效的红色荧光粉有着重要的意义。 本论文采用磷钨酸盐作为荧光粉基质，因为其具有化学性质稳定、能量传递效率高等优点，并且在磷钨酸盐体系中激活离子被同平面的磷酸根离子和上下层的钨酸根离子包围，使得激活离子之间相互作用较小，淬灭浓度较大。同时，稀土离子Eu3+和Sm3+拥有丰富的能级结构，在近紫外区有较强的吸收，符合紫外芯片激发制备白光LED的要求，且由于Sm3+的4G5/2能级与Eu3+的5D0能级接近，使它们之间的能量传递成为可能，利用此特点可以研究Sm3+对Eu3+能量传递过程的影响。本论文以高温固相法制备了一系列Eu3+掺杂和Sm3+掺杂的以K2Gd(PO4)(WO4)为基质的红橙色荧光粉，并对其发光性能、物相结构进行表征。 (1)通过高温固相法制备了K2Gd1-x(PO4)(WO4):xSm3+(x=0.01~0.05)系列荧光粉，通过对其结构及发光性能的研究发现，样品为类白钨矿结构，拥有Ibca(73)空间群的斜方晶系。荧光粉的发光强度随着Sm3+掺杂浓度的增加而增大，最佳掺杂浓度为x=0.02，之后发生浓度猝灭作用。色坐标点均位于橙红色区域，色纯度较高。研究不同温度对发射强度、寿命及色坐标的影响，发现荧光粉具有良好的热稳定性。 (2)采用高温固相反应法合成了系列K2Gd1-x(PO4)(WO4):xEu3+(x=0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)荧光粉，通过对样品进行晶体结构、发光性能等方面的研究发现，Eu3+的最佳掺杂浓度为x=0.3，在394nm激发下，Eu3+占据格位为非中心对称环境，电偶极跃迁(5D0→7F2)占主导，表现出有较好的红光发射。荧光粉的色坐标点均落在红光区域并靠近色度图边缘。另外随着温度的升高，样品寿命、发射强度均没有发生很大变化。 (3)采用高温固相法制备了K2Gd1-x-y(PO4)(WO4):xSm3+,yEu3+新型红色荧光材料。在394nm和404nm的激发下分别研究了样品的发光性能，结果显示掺入Sm3+离子后复合荧光粉的激发峰明显增强和变宽，证实了Sm3+到Eu3+的能量传递过程。并且样品150度时的荧光强度仍为初始温度的78%，说明此类荧光粉在白光LED照明领域具有潜在的应用前景。

目录

1 绪论

1.1 LED的工作原理

1.2 LED的发展历程

1.3 稀土发光材料

1.4 能量传递

1.5 白光LED的实现方式

1.6 LED用红色荧光粉的研究进展

1.7 LED荧光粉的制备方法

1.8 本课题研究意义及内容

2 实验部分

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 制备方法

2.4 样品性能与表征

2.5 本章小结

3 Sm3+掺杂K2Gd(WO4)(PO4)荧光粉的发光性能及热稳定性研究

3.1 引言

3.2 样品的制备

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 Eu3+掺杂K2Gd(WO4)(PO4)荧光粉的发光性能及热稳定性研究

4.1 引言

4.2 样品的制备

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 Sm3+/Eu3+共掺K2Gd(WO4)(PO4)荧光粉的发光性能及热稳定性研究

5.1 引言

5.2 样品的制备

5.3 结果与讨论

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表学术论文

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