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白光二极管(w-LEDs)因为具有低电耗、环境友好、亮度高、寿命长、响应速度快等诸多优点,在近些年迅速占据了市场。传统商用的白光LED是由蓝色的LED芯片和掺铈钇石榴石(YAG:Ce3+)黄色荧光粉组合而成,由于其显色指数较低(CRI<80)且色温较高(CCT>4500K),不能发射出效果很好的暖白光。相比之下显色性和色彩均匀性都更好的、基于近紫外LED芯片激发的红绿蓝三基色荧光粉白光LED拥有更好的市场前景。因此,研究可应用于白光LED的稀土荧光粉材料具有重要意义。本文采用高温固相反应法,合成了一系列稀土离子掺杂在正磷酸盐(A3Ln(PO4)3(A=Sr;Ln= Sc,Lu)型)基质中的发光材料,并深入系统地分析了材料的相纯度、晶体结构、荧光光谱、紫外漫反射光谱、热稳定性及荧光寿命衰减曲线等:(1)通过传统的高温固态反应法合成了一系列Sr3Sc(PO4)3:Dy3+荧光粉材料。利用X-射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度法、浓度淬灭机理分析和发光寿命等来表征所获得的样品的结构和发光特性。从激发光谱图中可以看出,此荧光粉材料在250到450 nm的近紫外线(n-UV)区域内有着很强的吸收带;在可见光区域有两个明显的发射峰,分别位于483 nm(蓝色)和576nm(黄色)处,对应于Dy3+离子4F9/2→6H15/2的磁偶极子跃迁和4F9/2→6H13/2的电偶极子跃迁。Sr3Sc0.93(PO4)3:0.07Dy3+在国际de I’Eclairage(CIE)中的坐标为(0.28,0.32),非常接近“理想白光”(x=0.33,y=0.33)的坐标位置。研究结果表明,Sr3Sc(PO4)3:Dy3+在近紫外激发的白光荧光粉制造中有一定的应用前景。(2)利用固相反应法制备了Sr3Lui-x(PO4)3:xSm3+荧光粉样品。通过X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试,研究了材料的晶体结构,还讨论了样品的激发和发射光谱、浓度淬灭机理以及荧光寿命衰变曲线图。发现该材料在403 nm的紫外光激发下,基于Sm3+离子4G5/2→→6HJ(J=5/2,7/2,9/2,11/2)的跃迁,有四个强度较高的发射峰,分别位于564nm、599 nm、646nm和705 nm处。在Sr3Lu(PO4)3基质中,Sm3+离子的最佳掺杂浓度为3%,而相应的Sr3Lu0.97(PO4)3:0.03Sm3+材料在CIE中的发光位置在橙红色区域内;此外,还研究了样品的热稳定性。结果表明,Sr3Lu(PO4)3:Sm3+荧光粉在近紫外线(n-UV)激发下具有良好的发光性能。(3)采用高温固相反应法合成了一系列单相且颜色可调的Dy3+,Eu3+单掺杂、Dy3+/Eu3+共掺杂Sr3Sc(PO4)3荧光粉。通过利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散x射线光谱仪(EDX),研究了所制备材料的相纯度、晶体结构和成分构成;通过对样品的激发和发射光谱、紫外漫反射光谱(DRS)和荧光寿命衰减曲线的测试,进一步讨论了其发光性能。结果表明,在近紫外线激发的条件下,Dy3+可以通过4f状态有效地向Eu3+传递能量,从而使敏化剂Eu3+离子进行光谱发射。同时,通过(IS0/IS)∞Cn/3的线性拟合结果可知Dy3+→→Eu3+的能量传递机制是偶极子-偶极子相互作用。调整Dy3+和Eu3+的掺杂比例,可以使样品的色度坐标由浅蓝色位置(0.2509,0.2149)调至淡橙色(0.4022,0.2924)位置。(4)在1250 ℃的条件下,通过使用传统的高温固相反应法制备了新型白色发光荧光粉Sr3Lui-x(PO4)3:xDy(x=0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)样品材料。激发光谱图表明,该荧光粉在近紫外区域(260到460 nm)有很强的吸收能力。在350 nm的激发下,样品有两个明显的发射峰,分别是483 nm(4F9/2→→6H15/2)处的蓝光发射峰和576 nm(4F9/2→46H13/2)处的黄光发射峰。研究了不同掺杂浓度的Dy3+离子激活剂对材料发光性能的影响,确定其在该基质中的最佳掺杂浓度为0.06。根据Dexter能量传递理论,Sr3Lu(PO4)3:Dy3+材料中的浓度淬灭现象是由电偶极-电偶极相互作用引起的。结果表明,Sr3Lu(PO4)3:Dy3+荧光粉可以作为在近紫外线激发下的单组分白光发射材料的候选者。