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白光LED(Light-emitting diodes,简称“发光_二.极管”)作为新一代的绿色照明光源,其实现方式有多种。其中“蓝光LED芯片组合黄色荧光粉”和‘’UV-LED (Ultraviolet light-emitting diodes,简称“紫外发光二极管”)组合三基色荧光粉”方案都存在不足,而“单相全色荧光粉组合UV-LED芯片”有望成为解决以上不足的一种有效方式。然而目前能够直接应用的高效率的此类荧光粉很缺乏,进行深入探索十分必要。单相全色荧光粉可以在单一基质中通过敏化剂和激活剂之间的能量传递来实现,如Eu2+-Mn2+和Ce3+-Mn2+共掺杂体系,其中Eu2+-Mn2+共掺杂体系的研究最引人注意,但仍然还存在一些问题,比如：在近紫外波段可以被高效激发的体系比较少；Eu2+不能高效地将能量传给Mn2+,以致Mn2+的发光效率偏低,或者表观上Eu2+到Mn2+的传递效率很高,但M112+的发光效率仍然比较低等。因此,有必要对Eu2+→Mn2+能量传递机理进行深入地研究。本文选择Eu2+-Mn2+共激活的碱土氯磷酸盐体系为模型材料。采用传统的高温固相法,在850-1200℃下于CO还原气氛中合成了Eu2+和Mn2+单掺杂和共掺杂的M5(P04)3Cl(M=Ca,Sr,Ba)荧光粉样品。采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)表征样品的物相,用稳态荧光光谱表征其激发和发射光谱,用瞬态荧光衰减曲线表征其荧光衰减行为,用拉曼(Raman)光谱表征其声子能量,用EDS能谱(Energy Dispersive Spectrometer)对晶格中的敏化剂和激活剂作定性分析。在此基础上,对氯.磷酸盐体系中组成和发光性能的关系以及Eu2+→Mn2+能量传递机理进行了较深入的分析。期望该研究能为新型单相全色荧光粉的探索以及现有材料的改进提供一些研究思路。主要研究结果如下：(1)研究和比较了M5(PO4)3Cl:Eu2+,Mn2+(M=Ca,Sr,Ba)体系的发光行为,重点考察了掺杂阳离子与基质阳离子间的半径匹配性以及基质的声子能量对发光性能的影响。研究发现：掺杂阳离子与基质阳离子的半径差别越小,其固溶区范围越宽,荧光发射谱带越窄,如Eu2+在M=Sr体系中发射带较窄,而Mn2+在M=Ca体系里有较宽的固溶区范围和较窄的发射带。对于激活剂与晶体场间的强耦合体系,与弱耦合体系类似,也存在声子能量越低,发射强度越高的关系。所以Eu2+和Mn2+在M=Sr体系里的发射强度均较高。Ba5(P04)3Cl:Eu2+,Mn2+体系的发光行为是个特例,其强度较弱,原因可能是由于Eu2+倾向于占据两个Ba2+格位,而Mn2+由于与Ba2+的半径差异较大而几乎无法进入其基质晶格,EDS分析结果也证实了这一点。但是这些规律在其他体系是否具有普遍性有待于进一步验证。(2)基于激发和发射光谱以及荧光衰减曲线,计算了M5(P04)3Cl:Eu2+,Mn2+(M= Ca,Sr)体系中Eu2+和Mn2+之间稳态和瞬态能量传递效率(ηst和ηtr)以及Mn2+发射的量子效率(Q)；用最小二乘法拟合了Eu2+的荧光衰减曲线,进而分析了Eu2+→Mn2+的能量传递机理。研究指出：在该体系中,Eu2+和Mn2+之间的能量传递机理为交换(exchange)作用。进一步分析发现：表观上Eu2+到Mn2+的能量传递效率很高,然而Mn2+的发射效率却不高,这暗示着某些能量损失过程。进一步分析认为,这些损失过程可能为与Eu2+和Mn2+间寿命不匹配相关的“反瓶颈(inverse bottleneck)过程”和E u2+-Mn2+聚集体(clusters)中的“电荷迁移(charge transfer)过程”。在M=Sr体系中能量损失机理主要为“反瓶颈过程”,而在M=Ca体系中,可能是“反瓶颈过程”与“电荷迁移过程”共同作用的结果。(3)为了进一步理解和佐证我们提出的“电荷迁移过程”这一能量损失机理,研究了合成温度和加热时间对M5(PO4)3Cl:Eu2+,Mn2+(M=Ca,Sr)荧光粉发光行为的影响。实验数据与拟合结果表明：在M=Sr体系中,能量损失主要归因于“反瓶颈过程”,且发光行为受合成温度的影响较小。而在M=Ca体系中,Eu2+-Mn2+聚集体中的电荷迁移过程可能是造成能量损失的主要原因。随着合成温度的升高,由于更多的Eu2+和Mn2+介入聚集体的形成,从而导致更严重的能量损失和更低的发光强度。然而,表观上该结果与热力学推测不符。根据吉布斯(Gibbs)自由能方程△iG=△H-TAS,低的合成温度更有利于聚集体的形成,其发光强度应该更低。为此,我们提出Eu2+-Mn2+聚集体的形成在低的合成温度下受动力学阻碍。实验表明,在较低的温度下合成的样品,延长加热时间,其发光强度随之减弱,荧光衰减曲线更加弯曲,这一结果支持了我们的推断。以上结果加深了对M5(PO4)3C1体系中组成和发光性能的关系以及Eu2+→Mn2+能量传递机理的理解,为我们将来设计和筛选性能优良的白光LED用单相全色荧光粉提供了一些线索。为了获得高效的此类荧光粉,除了我们通常要考虑的敏化剂和激活剂之间的能级匹配外,二者的寿命匹配也是要考虑的重要因素；在筛选基质时,可考虑声子能量低并且存在价态和半径大小分别适合于Eu2+和Mn2+取代的离子格位的基质,同时希望这两种格位在结构上要保持合适的距离,以阻碍Eu2+-Mn2+聚集体的形成,这样虽然会在一定程度上降低能量传递效率,但可以大大减少“电荷迁移过程”引起的损耗,从而有望获得适当的能量传递效率和高的Mn2+发光效率。