论文部分内容阅读
本文采用高温固相法,以硅铋石结构磷酸盐为基质,合成了Ba3Tb(PO4)3:Sm3+/Eu3+/Mn2+,Ba3-yCe1-x(PO4)3:(x+y)Eu2+和(Ba/Sr/Ca)3Ce(PO4)3:0.1Eu2+系列荧光粉,研究了材料的晶格结构、XRD图谱、发光特性,能量传递、色坐标、温度光谱等性能,分别利用能量传递、替代基质内不同的阳离子和调整基质内阳离子的种类和比例这三种方式来调控荧光粉的发光性能。结果如下:(1)首次,利用高温固相法,合成了一系列发光颜色可调的Sm3+,Eu3+,Mn2+掺杂的Ba3Tb(PO4)3荧光粉,研究了其X射线衍射图谱、发射光谱,荧光寿命衰减曲线等。荧光粉的晶体结构是立方晶系,空间群是J43d。在Tb3+的最佳激发377 nm激发下,Ba3Tb(PO4)3:Sm3+不仅表现出Tb3+的5D4–7F6–3绿色发射峰,还表现出Sm3+的4G5/2–6H5/2–9/2的橘色发射峰,Ba3Tb(PO4)3:Eu3+的发射谱包含了Tb3+和Eu3+(5D0–7F1–4)的特征发射,Ba3Tb(PO4)3:Mn2+表现出了Tb3+和Mn2+(4T1–6A1)的特征发射。除此之外,来自Sm3+,Eu3+,Mn2+的红色或橘红色发射强度可以通过调整Sm3+,Eu3+,Mn2+的浓度来实现。Sm3+,Eu3+,Mn2+发射强度的增强使由于从Tb3+分别到Sm3+,Eu3+,Mn2+存在能量传递。Tb3+到Sm3+,Eu3+,Mn2+之间的能量传递在文章中通过发射光谱和荧光寿命衰减基质证明了。经过计算,Tb3+到Sm3+,Eu3+,Mn2+之间的能量传递机制都属于电偶极-偶极相互作用。Ba3Tb(PO4)3:Sm3+,Ba3Tb(PO4)3:Eu3+和Ba3Tb(PO4)3:Mn2+的最佳量子效率分别是41.6%,70.3%和49.8%。这些系列荧光粉的性能预示着其有成为近紫外芯片激发的白光LED的红色荧光粉成分的潜力。(2)首次,通过高温固相法合成类一系列Eu2+掺杂的Ba3Ce(PO4)3荧光粉,实验探究了当稀土元素替代同一个基质中不同的阳离子是怎样影响荧光粉发光性能的变化的。实验用Eu2+分别替代基质中的Ba2+离子和Ce3+离子,并且把荧光粉分别命名为Ba3Ce1-x(PO4)3:x Eu2+和Ba3-yCe(PO4)3:y Eu2+。实验测试和比较了荧光粉的晶体结构,XRD图谱,精修数据,发射光谱,发光特性数据,探究了替代不同的阳离子这些性能的不同。为解释Ba3Ce1-x(PO4)3:x Eu2+的所有发射峰,最高峰和拟合峰,的峰位都比Ba3-yCe(PO4)3:y Eu2+的要靠近短波,论文中建立了一个关于配位环境的模型。由于硅铋石结构的乱序影响了晶体结晶度,而且,硅铋石结构材料对局部配位环境很敏感,这个机理可能对于所有的硅铋石结构材料都适用,这也可能对光学特性和其他相关特性的调整有帮助。可以观察到,同一个稀土元素替代基质中不同的阳离子会出先红移,半峰宽加宽,热淬灭特性变化的现象。(3)首次,通过调控基质组分的方式,有效地调控了调整荧光粉发光材料的颜色。本实验通过高温固相法合成了(Ba/Sr)2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+,(Sr/Ca)2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+,(Sr/Ca)2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+系列荧光粉,分析研究了其XRD图谱、发光特性及色坐标的变化。在同样的合成温度下,Ba2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+晶体的合晶程度最好,其次Sr2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+,再次是Ca2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+。在400 nm激发下,Ba2.9-xSrxCe(PO4)3:0.1Eu2+的发射光谱峰值随着x的增加从515 nm红移到540 nm,色坐标从(0.312,0.607)变到(0.376,0.580);Ba2.9-yCayCe(PO4)3:0.1Eu2+的发射光谱峰值随着y值得增加从515 nm红移到553 nm,色坐标从从(0.312,0.607)变到(0.427,0.535),Sr2.9-zCazCe(PO4)3:0.1Eu2+的发射光谱峰值随着z值得增加从540 nm红移到553 nm,色坐标从(0.376,0.580)变到(0.427,0.535)。这些实验结果对研究通过调控基质材料中酸根基团的种类及比例来调整荧光粉发光材料的颜色具有很大的意义。