【摘 要】
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荧光粉转换LED（pc-LED,LED为Light-Emitting Diode的缩写）由于其具有高的能量转化和利用效率、环境友好、使用寿命长、尺寸适宜等优点而广泛应用于照明、显示、植物补光、医疗等领域。pc-LED主要由LED芯片与一种或多种荧光粉组合而成,发光颜色随着涂覆的荧光粉改变而产生改变。因此,作为其中重要组成部分的无机发光材料得到了人们的广泛研究。近年来,已经获得了多种具有优良性能的荧
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荧光粉转换LED（pc-LED,LED为Light-Emitting Diode的缩写）由于其具有高的能量转化和利用效率、环境友好、使用寿命长、尺寸适宜等优点而广泛应用于照明、显示、植物补光、医疗等领域。pc-LED主要由LED芯片与一种或多种荧光粉组合而成,发光颜色随着涂覆的荧光粉改变而产生改变。因此,作为其中重要组成部分的无机发光材料得到了人们的广泛研究。近年来,已经获得了多种具有优良性能的荧光粉材料,波长范围覆盖可见到近红外区域。此外,由于近红外荧光粉具有光谱调制的特性（吸收短波长光发出长波长光）,能够用于晶体硅太阳能电池中作为太阳能光谱转化器吸收太阳能电池不能有效利用的短波太阳光转化成能充分利用的950-1100 nm的近红外光,从而提高太阳能电池的光电转化效率。本文中,我们得到了几种能够被近紫外或蓝光有效激发的红光或近红外光发光材料。通过相应的测试和表征手段,系统性地研究了样品的相结构、激活离子站位、光谱性质和应用价值。主要的研究内容列于如下部分:（1）合成了能有效被近紫外光LED激发的Eu3+掺杂LiYO2红光荧光粉。通过XRD、结构精修和扫描能谱充分讨论了样品的相纯度、晶体结构和离子占位情况。LiYO2:Eu3+具有较弱的电荷迁移带和相对较强的4f-4f跃迁。通过发射光谱对比可知位于395 nm的波长能够产生最大的发光强度。在395 nm激发下,样品产生明亮的红光,色纯度达到98%以上。同时,样品表现出优异的抗热猝灭效应。通过使用发光最优的样品封装得到了具有极佳性能表现的白光LED器件,说明样品有作为红光荧光粉用于白光LED中的价值。（2）使用高温固相法制备了 Bi3+掺杂以及Bi3+和Eu3+共掺杂的Y3GaO6荧光粉。Bi3+离子在基质中有两个不同的Y格位可以占据,格位占据情况受到Bi3+离子的浓度驱动,低掺杂浓度时,Bi3+离子占据Y1格位呈现出峰值为410 nm的蓝紫色发光;高浓度时,Bi3+离子主要占据Y2格位表现出橙黄色发光。随着掺杂浓度的改变,样品的发光颜色逐渐从蓝紫色转变成橙黄色。此外,我们也详细研究了从Bi3+到Eu3+的能量传递现象。Y3GaO6:Bi3+和Y3GaO6:Bi3+,Eu3+具有较高的量子效率和优异的发光热稳定性。通过封装的白光LED器件证明了样品应用潜力。（3）制备得到了具有高效红光发射的Mn4+掺杂双钙钛矿结构发光材料。Mn4+离子通过取代Sb5+离子掺入基质当中,在近紫外光激发下,样品表现出令人惊异的明亮的深红光,发射带的位置与植物光敏蛋白Pfr的吸收具有较大面积的重叠,说明在植物生长方面有应用潜力。Sr2InSbO6:Mn4+样品的量子效率高达55.93%。而且,得到的样品还具有良好的热稳定性。此外,详细研究了 Sr逐步取代Ca对Ca2（1-z）Sr2zInSbO6:Mn4+晶相和发光的影响。最后,使用优化的样品封装得到了性能较好的暖白光LED。（4）设计合成了 LaGaO3:Cr3+,Ln3+（Ln=Yb,Nd,Er）近红外发光材料。通过XRD、结构精修和面扫能谱分析了所得样品的晶体结构和相纯度。通过光谱和荧光寿命分析研究了样品的发光情况、Cr3+→Ln3+（Ln=Yb,Nd,Er）的能量传递和能量传递效率。此外,我们也简要探讨了基质中Nd3+/Er3+→Yb3+的能量传递现象。将样品的激发和发射光谱与太阳能光谱和晶体硅太阳能电池响应曲线比较可知,样品能够吸收紫外可见区域的短波光,有效发出1000 nm左右的近红外光,表明样品具有作为晶体硅太阳能电池转光材料的应用价值。（5）通过使用Cr3+替代BaZrGe3O9基质中的Zr4+,成功得到了宽带近红外BaZrGe3O9:Cr3+荧光粉。在蓝光激发下,样品发射出覆盖650到1100 nm的宽带近红外光,半峰宽为160 nm,峰值为820 nm,说明Cr3+离子占据弱晶体场环境。由于Cr3+替代Zr4+属于不等价替代,会导致样品的电荷失衡,产生缺陷影响发光。我们通过向样品中引入碱金属离子（Li+、Na+、K+）作为电荷补偿剂来平衡电荷。结果显示碱金属离子的掺入极大提高了样品发光强度和发光热稳定。因此,所得的宽带近红外荧光粉在近红外LED领域中具有一定的应用价值。
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