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能源和环境是当今世界关注的重要主题,火力发电过程中产生温室气体,并且消耗了大量的煤炭石油等不可再生能源。但在中国,它仍然占发电总量的70%以上,而照明每年消耗的电能不可计数。因此,以发光二极管(LED)为代表的新型照明技术的研究开发受到了越来越多的重视。
由于多芯片型LED存在驱动电路复杂等缺点,为得到理想的白光照明,必须开发适合LED芯片的发光材料。配色方案有二色法、三色法、四色法等等。例如,二色法可使用蓝光LED作为激发光源,采用激发光谱在蓝光区域、发射光谱在黄光区域的YAG:Ce作荧光粉。配合商用的GaN和InGaN芯片,发光材料的开发有如下要求:激发光谱在蓝光区域或近紫外区域;高发光效率;稳定性强等特点。本文中针对近紫外白光LED荧光粉的开发做了以下研究:
1)通过掺杂Bi3+离子敏化NaIn(WO4)2材料的本征发光采用固相反应法合成了NaIn1-xBix(WO4)2,x=0.00,0.005,0.010,0.025的一系列材料。相比于未掺杂的原材料,W-O八面体在487nm附近的自陷态激子发光得到了显著的增强。并且Bi3+的掺杂量达到0.5%时,其敏化作用最强。
本文讨论了Bi3+离子敏化NaIn(WO4)2本征发光的敏化机制。Bi3+的掺入使吸收带边发生了红移,并在350nm附近出现了新的吸收峰,相应的,在336nm附近,也出现了新的激发峰,而发射峰的位置则没有变化,由此可推断Bi3+掺杂在NaIn(WO4)2中起到敏化作用。
测量了未掺杂和掺杂Bi3+离子的样品,从77K到375K的温度变化下发光强度的变化曲线。由数据拟合知,敏化系数的低温极限为常数,而高温极限则是温度的指数衰减函数,并推断出能带势垒△E的具体数值为0.17eV。常温下对两种样品测量发光寿命,其结果也符合以上的推论。
2)通过在LiIn(WO4)2和NaIn(WO4)2中掺杂Eu3+离子得到白光发射利用固相反应法按化学计量比合成样品,采用XRD、紫外可见分光光度计、荧光光度计等表征手段对所得样品进行表征。在未掺杂时,LiIn(WO4)2和NaIn(WO4)2均在480nm附近存在发射峰,它来自于W-O八面体的本征发光,在掺入Eu3+离子后,在红光区域产生Eu3+离子的特征发光峰,与本征发光混合可得白光,计算出其色坐标,在色品图中表现为白光位置。
另外,还以LiIn(WO4)2中掺杂Eu3+离子为例探讨了Eu3+离子掺杂发光的特征。在本文的实验中,可推断得到W-O八面体敏化了Eu3+离子发光的结论。