稀土掺杂矿物结构荧光材料的制备和发光性能的研究

论文摘要

近年来,发光材料在照明、显示和通讯等领域备受关注,其中,稀土掺杂矿物结构发光材料由其成分与结构独特性受到广泛关注。作为下一代光源,白光发光二极管（WLEDs）具有节能高效、使用寿命长和绿色环保等优良性能。得到白光LED的商用方法是用蓝光InGaN芯片激发Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)黄色荧光粉。然而,得到的白光LED显色指数低且相关色温高,由于缺乏红光成分,限制了它的应用;通过近紫外芯片激发三基色荧光粉（红、蓝、绿）获得白光发射,具有较高的显色指数,发光性能稳定。众所周知,发光材料的基质结构对发光性质有重要影响,结构调控是得到单相多色荧光粉的重要方法之一。矿物结构发光材料由于其成分复杂和结构可调节性,非常适合作为发光材料基质。利用矿物材料结构特性,矿物的晶体结构,配位多面体构型,通过调控基质结构达到对发光性能的调控。通过激活剂离子的掺杂,矿物结构发光材料丰富的晶体场环境,研究不同价态离子之间能量传递过程,实现发光光谱调控。因此,基于矿物结构研究发光材料基质,有重要的研究意义与应用价值。本文采用高温固相法合成了两种矿物结构发光材料,研究了不同矿物结构对于发光性质的影响。第一部分,以双钙钛矿AA’BB’O6结构（LiLaMgWO6）为研究基质,用高温固相法制备了LiLaMgWO6:Eu3+红色荧光粉。研究不同掺杂浓度的Eu3+对结构和发光性质的影响,并利用结构精修计算得出LiLaMgWO6的结构。其结果表明制备出了亮度高、色纯度高、热稳定好、发光效率高的红色荧光粉。利用Judd-Ofelt理论研究Eu3+离子在LiLaMgWO6中的格位占据情况。实验结果表明Eu3+在LiLaMgWO6晶格中占据非对称格位,随着Eu3+离子掺杂浓度的增加,发光增强,其最佳掺杂浓度为30%。同时研究其能量传递和热猝灭机理,为其他结构类型荧光粉的制备提供指导。第二部分,以双钙钛矿AA’BB’O6结构（LiLaMgWO6）为研究基质,用高温固相法合成了双钙钛矿结构LiLaMg（W,Mo）O6:Eu3+红色荧光粉,研究B位原子替换(Mo6+掺杂)对荧光粉的结构和发光性质的影响。并利用结构精修和第一性原理计算得出LiLaMgW1-xMoxO6的结构、能带和态密度。其结果表明随Mo6+掺杂浓度的增加,紫外吸收边发生了红移现象。使得基质的电荷迁移态激发位置与商业用近紫外LED芯片的发射380 nm实现了有效重叠。最终得到了亮度高、色纯度高的LiLa0.8MgW0.7Mo0.3O6:0.2Eu3+红色荧光粉,并研究了封装后的白光LED器件的发光性质。第三部分,以双钙钛矿AA’BB’O6结构（LiLaMgTeO6）为研究基质,通过高温固相法合成了LiLaMgTeO6:Mn4+远红光荧光粉。研究其结构和发光性质,并探索其对远红光植物照明的影响。结果表明该荧光粉在708 nm处有强的远红光发射,并且稳定性较好。与商用蓝色和绿色荧光粉混合,封装成白光LED器件,并分析器件的性能。第四部分,以白磷钙矿结构（Sr8MgLa（PO4）7）为研究基质,通过高温固相法合成了白磷钙矿结构Sr8MgLa（PO4）7:Eu2+黄色荧光粉,研究其结构和发光性质。得到了位于Eu2+的550 nm处4f7→4f65d1跃迁的宽包黄光发射。通过温度依赖光谱的研究,得到良好热稳定性的白光LED用荧光粉。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 选题背景及意义
•   1.2 稀土元素
•   1.3 矿物结构及矿物结构发光材料
•     1.3.1 钙钛矿结构
•     1.3.2 白磷钙矿结构
•   1.4 本文的主要研究内容
• 6:Eu³⁺的制备及发光性质研究'>第2章 双钙钛矿型结构LiLaMgWO₆:Eu³⁺的制备及发光性质研究
•   2.1 引言
•   2.2 制备与表征
•     2.2.1 样品制备
•     2.2.2 仪器表征
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 结构分析
•     2.3.2 带隙能量
•     2.3.3 发光性能
•     2.3.4 CIE色坐标与量子效率
•     2.3.5 能量传递机理
•   2.4 本章小结
• 6:Eu³⁺能带结构和发光性质'>第3章 近紫外激发LiLaMg（W,Mo）O₆:Eu³⁺能带结构和发光性质
•   3.1 引言
•   3.2 制备与表征
•     3.2.1 样品制备
•     3.2.2 计算方法
•   3.3 结果与讨论
• 6:Eu³⁺荧光粉的晶体结构'>    3.3.1 LiLaMg（W,Mo）O₆:Eu³⁺荧光粉的晶体结构
• 1-xMo_xO₆ 荧光粉的电子结构和带隙能量'>    3.3.2 LiLaMgW_1-xMo_xO₆荧光粉的电子结构和带隙能量
•     3.3.3 发光性能
•   3.4 本章小结
• 6:Mn⁴⁺的制备及发光性质研究'>第4章 双钙钛矿结构LiLaMgTeO₆:Mn⁴⁺的制备及发光性质研究
•   4.1 引言
•   4.2 制备与表征
•     4.2.1 实验制备
•     4.2.2 计算方法
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 结构表征
•     4.3.2 电子结构与带隙能量
•     4.3.3 发光性质
•   4.4 本章小结
• 8MgLa（PO₄）₇:Eu²⁺的发光性质研究'>第5章 白磷钙矿结构Sr₈MgLa（PO₄）₇:Eu²⁺的发光性质研究
•   5.1 引言
•   5.2 制备与表征
•   5.3 结果与讨论
•     5.3.1 结构表征
•     5.3.2 发光性能
•   5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 常文轩

导师: 李丽

关键词: 矿物结构发光材料,结构调控,晶体结构,高温固相法,白光

来源: 重庆邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,有机化工

单位: 重庆邮电大学

分类号: O482.31;TQ422

DOI: 10.27675/d.cnki.gcydx.2019.000670

总页数: 91

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