稀土离子共掺杂磷酸盐荧光粉的制备及发光性能研究

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白光发光二极管(WLEDs)具有发光效率高,低能耗,寿命长以及节能环保等优点,已经引起大量科研工作者的关注。在本论文中,利用传统的高温固相法制备了Sr10(1-x)Cl2(PO46:10xEu2+,Ca9NaZn(PO47:Eu2+/Eu3+,Tb3+及Ca2(1-x)B2P2O10:2xEu2+三种荧光粉并对其晶体结构、微观形貌、光致发光性能、热稳定性、荧光寿命等进行了研究。1.采用传统的高温固相法合成一系列蓝光荧光粉Sr10(1-x)Cl2(PO46:10xEu2+(x=0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)。通过X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对该荧光粉的晶体结构和微观形貌进行了表征。并通过激发光谱和发射光谱研究了该荧光粉的荧光发光性能。在Sr10(1-x)Cl2(PO46:10xEu2+荧光粉中Eu2+离子的最佳掺杂浓度被确定为x=0.02。该荧光粉中Eu2+浓度猝灭被证实为辐射再吸收和偶极-偶极相互作用这两种机理的共同作用的结果。并通过研究荧光粉发光强度随温度变化规率对荧光粉Sr9.80Cl2(PO46:0.20Eu2+的热稳定性进行了评价。分析了不同Eu2+掺杂浓度和不同温度下Sr10Cl2(PO46:Eu2+荧光粉的荧光衰减曲线。计算了热猝灭的活化能(Ea)。所有的数据均表明,Sr10Cl2(PO46:Eu2+荧光粉是一种有希望应用于白光LED的蓝光荧光粉。2.采用传统高温固相反应在1000℃的合成了一种新型白光荧光粉Ca9NaZn(PO47:Eu2+/Eu3+,Tb3+(CNZP:Eu2+/Eu3+,Tb3+),并研究了该荧光粉的荧光发光性能,稀土离子掺杂浓度及荧光衰变曲线。由于Eu2+的半径大于Ca2+的半径,荧光粉基质中发生了Eu3+到Eu2+的部分还原。在CNZP:Eu2+/Eu3+,Tb3+荧光粉基质中检测到了两种能量传递现象,包括从Eu2+到Tb3+的能量传递和从Tb3+到Eu3+的能量传递。通过改变稀土激活离子的掺杂量,CNZP:Eu2+/Eu3+,Tb3+荧光粉的CIE色度坐标从红色(0.439,0.309)移动到暖白(0.401,0.361),又从暖白色(0.401,0.361)移至黄绿色(0.380,0.438)。此外CNZP:Eu2+/Eu3+,Tb3+荧光粉还展示了良好的热稳定性。结果表明,颜色可调的Ca9-9x-9yNaZn(PO47:9xEu2+/Eu3+,9yTb3+(0.00≤x≤0.010,0.003≤y≤0.018)荧光粉在白光LED中具有潜在的应用价值。3.通过传统的高温固相反应在800℃下合成一种新型蓝色发光荧光粉Ca2B2P2O10:Eu2+。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的荧光粉的晶体结构和微观形貌进行了表征。通过激发光谱和发射光谱研究该荧光粉的荧光发光性质。在Ca2B2P2O10荧光粉基质中Eu2+离子的最佳掺杂浓度被确定为1.0 mol%。并详细的研究了荧光粉的浓度猝灭机理。该荧光粉浓度猝灭机理被确定为多级-多级相互作用机理。
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