论文部分内容阅读
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。