过渡金属掺杂白光玻璃的制备及性能研究

摘要

近年来，随着白光LED在照明领域的快速发展，拥有宽谱发射的荧光材料成为了研究的一大重点。其中，过渡金属离子掺杂白光玻璃，因为具有高显色指数，高量子效率，以及优异的物理性能等特性，受到了广泛关注。本文制备了Sn2+掺杂的硅酸盐玻璃（FSS）和Sn2+/Mn2+掺杂的氟磷酸盐玻璃（PSM）两种不同的玻璃体系，分别获得了光学性能和物理性能较为优异的白光玻璃。更是在二者的基础上进行了微晶化处理的研究，获得了光学性能和物理性能更为优异的白光微晶玻璃。
　　全文的主要研究内容及研究结果如下：
　　1、基于硅酸盐玻璃良好的光学性能，优异的物理性能等优点，制备了Sn2+单掺的FSS白光玻璃；研究了Sn2+的掺杂浓度及CaF2的引入浓度对FSS玻璃的光学性能的影响。获得了在280 nm波长的激发下，显色指数高达98，量子效率高达85%，色坐标为（0.32,0.33），色温为6111 K的样品；此外，其在可见光区域的透过为88%，室温下的热导率为1.44 W/m·K。
　　2、基于氟磷酸盐玻璃熔点低，易制备，过渡金属离子掺杂浓度高等优点，制备了Sn2+/Mn2+掺杂的PSM白光玻璃；研究了Sn2+/Mn2+的掺杂浓度及不同碱土金属氟化物的引入对PSM玻璃光学性能的影响。获得了在290 nm波长的激发下，显色指数高达91，量子效率高达78%；色坐标为（0.33,0.33），色温为5612 K的样品；此外，其在可见光区域的透过为90%，室温下的热导率为3.25 W/m·K。
　　3、为了进一步提升FSS玻璃及PSM玻璃的光学性能和物理性能，对二者分别进行了微晶化处理，得到晶型及晶粒尺寸可控的白光微晶玻璃。与白光玻璃相比，白光微晶玻璃在吸收峰及发射峰处有明显增强，量子效率有所提升；此外，其热导率也有较大提升。其中，样品 FSS-1微晶化后得到的 GCF-4微晶玻璃的量子效率提升到89%，室温下的热导率提升到1.59 W/m·K；样品PSM-11微晶化后得到的GCP-6微晶玻璃的量子效率提升到82%，室温下的热导率提升到3.55 W/m·K。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 白光LED

1.3 白光玻璃的研究现状

1.4 白光玻璃的微晶化研究

1.5 白光玻璃的发光机理

1.6 白光玻璃的主要光学性能表征

1.7 本论文的研究目的及主要研究内容

第二章 实验方法与理论计算

2.1 实验原材料

2.2 玻璃的制备

2.3 微晶玻璃的制备

2.4 样品的性能测试

2.5 本章小结

第三章 Sn2+单掺硅酸盐玻璃的制备及性能研究

3.1 引言

3.2 Sn2+单掺硅酸盐玻璃的制备

3.3 FSS玻璃光学性能的研究

3.4 FSS玻璃物理性能的研究

3.5 本章小结

第四章 Sn2+/Mn2+掺杂氟磷酸盐玻璃的制备及性能研究

4.1 引言

4.2 Sn2+/Mn2+掺杂氟磷酸盐玻璃的制备

4.3 PSM玻璃光学性能的研究

4.4 PSM玻璃的物理性能研究

4.5 本章小结

第五章 Sn2+/Mn2+掺杂微晶玻璃的制备及性能研究

5.1 引言

5.2 FSS及PSM玻璃的微晶化

5.3 晶型及晶粒尺寸的可控性研究

5.4 玻璃微晶化对光学性能的影响

5.5 玻璃微晶化对物理性能的影响

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间撰写的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢