【摘 要】
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随着社会的发展,人们对照明光源的质量需求越来越高,通过稀土发光材料合成的白光LED具有高效率长寿命等优点,成为目前研究的热点,通过红、绿、蓝三色荧光粉的混合可以实现白光发射。本文主要选择偏硅酸盐和正硅酸盐作为基质,目光聚焦在红色荧光粉上,以期通过能量传递的方式,合成性能优异的可用于白光LED的红色荧光粉。本文主要研究了SrSiO3:Tb3+,Eu3+、Mg2SiO4:Tb3+,Eu3+、BaSiO
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随着社会的发展,人们对照明光源的质量需求越来越高,通过稀土发光材料合成的白光LED具有高效率长寿命等优点,成为目前研究的热点,通过红、绿、蓝三色荧光粉的混合可以实现白光发射。本文主要选择偏硅酸盐和正硅酸盐作为基质,目光聚焦在红色荧光粉上,以期通过能量传递的方式,合成性能优异的可用于白光LED的红色荧光粉。本文主要研究了SrSiO3:Tb3+,Eu3+、Mg2SiO4:Tb3+,Eu3+、BaSiO3:Tb3+,Eu3+荧光粉的发光性能,通过在马弗炉中合成了一种相结构的荧光粉,随后对得到的样品进行光谱测试,分析了Tb3+,Eu3+存在于不同基质晶格中时,该结构对其发射性能的影响。通过能量传递的方式,进一步增强Eu3+在红光的发射,从而研究出性能更理想的红色荧光粉。具体分析内容如下:（1）采用高温固相法制备了掺杂Tb3+,Eu3+,Li+的SrSiO3样品,XRD结果表明,Tb3+和Eu3+成功进入SrSiO3基质晶格中。随后对发射光谱的变化进行详细的分析,发现Tb3+到Eu3+具有很强的能量传递,通过对荧光粉寿命进行监测发现,当Eu3+掺入量达到为6%mol时,通过相关公式计算出传递效率可以高达94.6%。而Li+的掺入,可以很好的作为电荷补偿剂,使SrSiO~3:6%Tb3+,6%Eu3+,3%Li+荧光粉在614nm处的发光强度提高4.2倍,并使该荧光粉色纯度提高（Cp=85.9%）。通过色坐标分析,该荧光粉色坐标均位于（0.615,0.365）附近,属于红光区域。最后通过LED封装测试,得到了显色指数高达93.8的白光LED器件。（2）采用高温固相法制备了掺杂Tb3+,Eu3+的Mg2SiO4样品。X射线衍射结果表明,本次样品已经成功合成,通过主衍射峰的偏移现象,证明了稀土离子成功进入Mg2SiO4基质晶格中,并占据Mg2+的晶格位置。随后对发射光谱的变化进行详细的分析,发现Tb3+到Eu3+具有很强的能量传递,通过对荧光粉寿命进行监测发现,当Eu3+掺入量达到6%mol时,通过相关公式计算出传递效率为99%,具体作用机理为电偶极-电偶极相互作用。随后对所制备的Mg2SiO4:7%Tb3+,6%Eu3+进行了封装测试,得到了显色指数Ra高达92.9的白光LED器件。（3）采用高温固相法制备了掺杂Tb3+,Eu3+的BaSiO3样品。X射线衍射结果表明,本次样品已经成功合成,通过主衍射峰的偏移现象,证明了稀土离子成功进入BaSiO3基质晶格中,并占据Ba2+的晶格位置。随后对发射光谱的变化进行详细的分析,发现Tb3+到Eu3+具有很强的能量传递,通过对荧光粉寿命进行监测发现,当Eu3+掺入量达到8%mol时,通过相关公式计算出传递效率为96.7%。随后对本次实验的三种荧光粉进行了分析,发现Tb3+在不同晶体中的激发峰变化较大,而Eu3+在不同晶体结构中激发峰变化不大,且在378nm激发下,Mg2SiO4:6%Tb3+,6%Eu3+发射最强,而在393nm激发下SrSiO3:Tb3+,Eu3+荧光粉发射最强,Tb3+和Eu3+之间的能量传递效率在Mg2SiO4中最高。通过对不同基质掺杂Tb3+和Eu3+发光性能的探究,发现Tb3+和Eu3+在SrSiO3、Mg2SiO4、BaSiO3三种基质中的能量传递效率分别为94.6%、99%、96.7%。可以很好地实现以Tb3+作为Eu3+的激活剂,从而提高红光发射这一目的。随后以SrSiO3作为主要研究对象,通过掺杂Li+作为电荷补偿剂,进一步提高了红色荧光粉的发光性能,随后进行白光LED封装测试,发现该荧光粉在白光LED方面具有很大的应用价值。
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