【摘 要】
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发光二极管（LED）作为新一代照明光源具有体积小、寿命长、热值低等优点,已经广泛地应用在显示、照明、汽车工业等多个领域。而由于其较窄的发射光谱和独特的波长优势同样被认为是室内植物照明的有效替代光源。作为LED的重要组成部分,荧光粉根据基质种类和掺杂离子的不同可以产生红、绿、蓝等颜色丰富的单色光,而目前对于植物照明所需要的远红光发射荧光粉的研究仍需进一步完善。作为过渡金属离子,Mn4+具有未填充的3
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发光二极管（LED）作为新一代照明光源具有体积小、寿命长、热值低等优点,已经广泛地应用在显示、照明、汽车工业等多个领域。而由于其较窄的发射光谱和独特的波长优势同样被认为是室内植物照明的有效替代光源。作为LED的重要组成部分,荧光粉根据基质种类和掺杂离子的不同可以产生红、绿、蓝等颜色丰富的单色光,而目前对于植物照明所需要的远红光发射荧光粉的研究仍需进一步完善。作为过渡金属离子,Mn4+具有未填充的3d3电子构型和较宽的吸收带（250-550 nm）。当Mn4+位于八面体晶格中时,由于2E→4A2的能级跃迁可以在620-800 nm的范围内观察到红色发射,这与光敏色素的吸收波长相匹配。因此关于Mn4+离子在植物照明领域的应用获得了研究者的广泛关注。目前在制备白色发光二极管（WLED）的过程中面临颜色重吸收、显色指数偏低等问题亟待解决。因此开发新型单相荧光粉具有重要的研究意义。本文探究了在LaSrZnNbO6基质中单掺Mn4+、Bi3+和Sm3+荧光粉的发光性质,以及Bi3+和Sm3+离子间能量传递的机理,主要研究内容如下:（1）对于LaSrZnNbO6:Mn4+来说,在694 nm的监测条件下测得的激发光谱中存在两个激发带。激发中心位于320 nm的激发带对应了 O2-→Mn4+的电荷跃迁带（CTB）,而中心位于366 nm处的激发带是由于Mn4+的4A2→4T1能级跃迁导致的。以432 nm和505 nm为中心的弱吸收带分别对应了Mn4+的4A2→2T2,4A2→4T2能级跃迁。最强发射峰出现在694 nm处,归因于Mn4+的2E→4A2能级跃迁,这与光敏色素的吸收波长匹配良好。随着Mn4+离子浓度的提高,LaSrZnNbO6:Mn4+的衰减时间从0.2694 ms减小到0.2448 ms。色度坐标为（0.7199,0.2801）,属于远红光发射。为提高LaSrZnNbO6:Mn4+荧光粉的发射强度,本次实验还引入硼酸作为助熔剂,探究了其对样品发光强度的影响。本实验制备的荧光粉有利于植物生长,在植物照明领域具有潜在的应用价值。（2）通过分析激发和发射光谱可知,LaSrZnNbO6:Bi3+荧光粉的最大激发位置在338 nm处,属于Bi3+的1S0→3P1的吸收。在338 nm的激发条件下,样品在432 nm处的蓝光发射最强,最佳掺杂浓度为9 mol%。以406 nm的近紫外光激发LaSrZnNbO6:Sm3+荧光粉时,最强发射峰位于601 nm处,样品呈现橙红色发射。当以Bi3+的激发位置（338 nm）激发Bi3+和Sm3+ 共掺杂LaSrZnNbO6荧光粉时,在LaSrZnNbO6:Bi3+,Sm3+荧光粉的发射光谱中同时出现了 Bi3+和Sm3+的发射峰。表明在LaSrZnNbO6基质中存在Bi3+→Sm3+的能量传递。经计算,Bi3+和Sm3+间的能量传递效率最高可达到86.9%。通过调节Bi3+和Sm3+的掺杂浓度可以使LaSrZnNbO6:Bi3+,Sm3+荧光粉的CIE色坐标由蓝光区逐渐向粉白光区移动,表明通过调节掺杂浓度可制备出发光颜色可调谐的荧光粉。
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