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白光发光二极管(LED)是一种固体光源，与传统的照明光源(白炽灯、荧光灯)相比，具有节能、发光效率高、寿命长、无汞污染等诸多优点，因此被誉为新一代照明光源。最早生产的白光发光二极管是利用发黄光的YAG:Ce3+荧光粉和发蓝光的LED芯片封装得到的。此后，这种“荧光粉转换法”制造白光LED的方法受到许多国家和研究者的高度关注。在“荧光粉转换法”制造的白光LED中，荧光粉的性能直接决定白光LED的性能，所以要大力发展性能优良白光LED，必须首先研制出既能够被紫外光(350～410nm)或蓝光(450～470nm)有效激发，又具有较高的发光效率的荧光粉。因此研制白光LED用的荧光粉是一项非常有意义的重要工作。 目前，(卤)磷酸盐类荧光粉是日光灯应用很广泛的荧光粉。本学位论文的主要目标是寻找适合于近紫外LED芯片或者蓝光LED芯片的，红光、绿光、白光系列磷酸盐类荧光粉。论文采用高温固相法合成了几种以磷酸盐为基质的荧光粉，通过稀土离子种类和掺杂浓度的选择，实现紫外LED激发下的有效发光。研究利用X射线粉末衍射来测定合成荧光粉的结构性质，利用日立F-4600荧光光谱仪表征荧光粉的发光特性，从激发光谱、发射光谱、掺杂浓度、色品分析、荧光衰减寿命等方面来探讨荧光粉的发光性质和发光机理。所取得的研究结果如下： 1．AlPO4:Re(Re=Eu3+/Tb3+/Ce3+/Sm3+/Dy3+)系列荧光粉研究。重点研究了Eu3+和Tb3+在AlPO4中的发光性能。研究表明，AlPO4:Eu3+的激发光谱在392nm处有很强的激发峰。在波长为392nm的紫外光激发下，AlPO4:Eu3+发出橙红色光。探讨了Eu3+的发射光谱和Eu3+在AlPO4中所占据的晶体学格位之间的关系。Eu3+在AlPO4中具有鲜明的浓度猝灭特性，Eu3+在AlPO4:xEu3+中的最佳掺杂浓度为3mol%。AlPO4:Eu3+的荧光衰减寿命为微秒数量级。AlPO4:Tb3+荧光粉的激发光谱在220nm和375nm处有很强的激发峰。在波长220nm的紫外光激发下，AlPO4:Tb3+荧光粉表现出绿光发射。在AlPO4:Tb3+中掺入Ce3+可以促进Tb3+在AlPO4:Tb3+荧光粉中的发光。同样的测试条件下AlPO4:Tb3+，Ce3+的发光光谱与LaPO4:Tb3+，Ce3+的发光光谱相似。另外，Ce3+、Sm3+和Dy3+在AlPO4基质中均有发光现象。 2．Ba3Bi(PO4)3:Re(Re=Eu3+/Eu2+/Tb3+/Sm3+/Dy3+)系列荧光粉研究。在Ba3Bi(PO4)3:Eu3+的制备基础上，首次用高温固相法在1250°C温度下合成了Ba3Bi(PO4)3:Eu2+单一基质白光发射荧光粉。激发光谱研究表明，Ba3Bi(PO4)3:Eu2+荧光粉在近紫外区域有很强的吸收。在波长为365nm的紫外光激发下，Ba3Bi(PO4)3:Eu2+荧光粉表现出了绿白色发光。在波长为330nm和365nm的紫外光激发下，其CIE色坐标值分别为(x=0.274,y=0.329)和(x=0.313,y=0.366)。 在波长为375nm的近紫外光激发下，Tb3+掺杂的Ba3Bi(PO4)3荧光粉中，由于Tb3+的5D4－7F5跃迁，使得Ba3Bi(PO4)3:Tb3+显示出绿光发射，发射光谱的最强波长峰值位置为545nm处。Tb3+在Ba3Bi(PO4)3:xTb3+中的最佳掺杂浓度为10mol%。色坐标值为(0.2699,0.4831)。研究结果表明Ba3Bi(PO4)3:Tb3+是可以被近紫外光有效激发的绿光荧光粉。 本文采用固相反应法于1250°C温度下合成了Ba3Bi(PO4)3:Sm3+荧光粉。Sm3+掺杂的Ba3Bi(PO4)3的最佳浓度配比为Ba3Bi0.94(PO4)3:0.06Sm3+，荧光粉的激发光谱在300nm到500nm的范围内有多个激发峰。在波长为373nm、401nm的紫外光和波长为467nm的蓝光激发下，Ba3Bi0.94(PO4)3:0.06Sm3+荧光粉的发射峰出现在563nm，599nm，646nm和709nm处，分别对应于Sm3+的4G5/2→6HJ(J=5/2，7/2，9/2和11/9)跃迁发射。在波长为401nm的紫外光激发下，Ba3Bi0.94(PO4)3:0.06Sm3+的色坐标值为(0.59,0.38)。 Dy3+激活的Ba3Bi(PO4)3暖白光发射荧光粉的激发光谱包含一些位于348.2nm,362.6nm,386.8nm和452.4nm的发射峰，能与近紫外光或蓝光二极管管芯发出的蓝光相匹配。在近紫外或蓝光甚至绿光的激发下，Dy3+掺杂的Ba3Bi(PO4)3:Dy3+荧光粉所产生的波长为481.6(487)nm的蓝光和波长为575nm的绿光发射，分别是Dy3+的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁发光。蓝光和绿光混合而产生白光发光，其色坐标位于(x=0.322，y=0.381)，接近理想白光(x=0.333，y=0.333)。 3．本文采用固相反应法于1200°C下合成了Eu3+掺杂的Sr3Y(PO4)3:Eu3+系列荧光粉。发光性质研究结果表明，Sr3Y(PO4)3:Eu3+荧光粉中表现出Eu3+的特征跃迁发射5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)，最强发射峰位于612nm处。与商用Y2O3:Eu3+荧光粉比较，在波长为392nm的紫外光激发下Sr3Y0.94(PO4)3:0.06Eu3+荧光粉的发光亮度是同样条件下Y2O3:Eu3+的3.4倍。Sr3Y(PO4)3:Eu3+荧光粉的色坐标和量子效率分别为(0.64,0.33)和75%。研究结果表明Sr3Y(PO4)3:Eu3+是一种适合近紫外光激发的红光荧光粉。 4．本文采用高温固相法在1200°C下合成了Eu3+激活的Ca9Y(PO4)7红光发射荧光粉。X射线粉末衍射技术分析表明，合成的Ca9Y0.97(PO4)7:0.03Eu3+是纯相晶体。发光特性研究结果表明，在Ca9Y0.97(PO4)7:0.03Eu3+的发射中，位于613nm的电偶极跃迁(5D0→7F2)导致的红光发光，比位于594nm的磁偶极跃迁(5D0→7F1)导致的橙色发光强。浓度对发光强度的影响研究结果表明，浓度为3mol%Eu3+掺杂的Ca9Y(PO4)7发光最强。该荧光粉的激发光谱由Eu–O电荷迁移带和Eu3+的f－f跃迁激发光组成。最强激发峰位于392nm。在392nm激发下，Ca9Y0.97(PO4)7:0.03Eu3+荧光粉的发光强度比商用荧光粉Y2O3:0.05Eu3+的发光强度高一倍。Ca9Y0.97(PO4)7:0.03Eu3+的色坐标、量子产率和荧光寿命分别为(0.644,0.356)、64%和3.4ms。这些发光特性表明，Ca9Y(PO4)7:Eu3+是一种适合紫外光激发的红光荧光粉。