通过能量传递实现Eu2+或Ce3+掺杂的磷酸盐荧光粉光谱调控

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白色发光二极管是一种新兴起的固体发光材料,材料本身具有较好的光学稳定性和较高的转化效率,在显示以及照明领域中得到了广泛的应用,例如电视二极管,智能手机显示屏等。最近几年,制备能够白光发射的荧光粉方法主要有两种,一是在基质中掺杂一种稀土发光离子实现白光,二是掺杂两种或者两种以上发光离子,通过离子之间的能量传递来实现白光。本论文以稀土发光离子间能量传递为研究基础,制备了KBaPO4、Ba3CeK(PO43F、K2CaPO4F三种基质,掺杂了不同的发光离子,证明了离子之间存在能量传递现象,并对制备样品的发光性质和能量传递机理进行了深入的研究。第一章节,主要对稀土发光材料进行了介绍,并简单说明了现阶段实现白光的方法、白光LED的发展趋势、发光材料的制备方法和表征测试手段以及荧光粉中常见的能量传递现象。第二章节,介绍了制备样品的实验试剂、实验步骤、制备荧光粉需要的仪器以及测试过程中使用的仪器的信息。第三章节,采用高温固相法,经过850 oC和1200 oC两次煅烧制备了KBa0.97-xPO4:0.03Ce3+,xTb3+,KBa0.975-xPO4:0.025Tb3+,xCe3+系列荧光粉,在此基础之上,又引入了Sm3+制备了KBa0.978-xPO4:0.03Ce3+,0.002Tb3+,xSm3+系列荧光粉。通过改变Tb3+/Ce3+/Sm3+三种离子的浓度,成功的实现了对光谱的调控。随着Tb3+浓度增加,在547 nm处的特征峰的强度增加,荧光粉在CIE光谱中的位置由蓝色区域移动到绿色区域,证明了Tb3+/Ce3+离子之间存在有效的能量传递。随着Sm3+浓度的增加,荧光粉在CIE光谱中的位置趋向于白光区域,Tb3+/Ce3+/Sm3+之间存在能量传递现象。第四章节中主要介绍的是,在1100℃条件下,采用高温固相法制备的Ba5-2xCexKx(PO43F荧光粉。X射线衍射分析发现,在K+和Ce3+取代浓度不高时,样品的XRD衍射峰与Ba5(PO43F的标准卡片具有很高的匹配度较高,取代浓度继续增加时,物质的晶体结构与Ba3LaNa(PO43F的标准卡片匹配良好。制备的荧光粉410-550 nm处出现宽的发射带,最强峰位于428 nm处,并且随着取代浓度的增加,主峰的强度也在不断增强。Ba5-2xCexKx(PO43F样品是性质稳定的蓝色荧光粉,具有应用前景。第五章节,使用固相法在1100℃条件下,制备了Ba3Ce1-xK(PO43F:xTb3+荧光粉,在此基础之上,掺入Sm3+,合成了Ba3Ce0.85-xK(PO43F:0.15Tb3+,xSm3+荧光粉。Ba3Ce1-x-x K(PO43F:xTb3+样品在420 nm处产生了Ce3+的特征峰,在549 nm左右处,出现了Tb3+的特征峰,随着Tb3+含量的增加,样品发光颜色由蓝色区域逐渐移动至绿色区域。Ba3Ce0.85-xK(PO43F:0.15Tb3+,xSm3+荧光粉中,随着Sm3+浓度的增加,在597 nm处产生特征峰,在325 nm激发下,荧光粉在CIE光谱中有从绿光区域转移到白光区域的趋势。第六章节,使用高温固相法制备了K2Ca1-xPO4F:xEu2+荧光粉,并探究了K2Ca0.99PO4F:0.01Eu2+荧光粉制备温度与发光性质之间的关系。Eu2+的掺杂浓度为0.01 mol%时,在400-520 nm和550-700 nm范围内出现了宽的发射峰。制备温度为950℃时,荧光粉达到最大发射强度,并且此温度制备的荧光粉在CIE光谱中的白光区域,成功制备出了发白光的荧光粉。
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