稀土掺杂铌酸盐荧光粉的合成与发光性能研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）稀土掺杂铌酸盐荧光粉的合成与发光性能研究胡小雪二〇一八年六月分类号:学校代号:11845UDC:密级:学号:2111515031广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）稀土掺杂铌酸盐荧光粉的合成与发光性能研究胡小雪指导教师姓名、职称：易双萍教授专业或领域名称：电子科学与技术学生所属学院：物理与光电工程学院论文答辩日期：2018年6月ADissertationSubmittedtoGuangDongUniversityofTechnologyforthedegreeofMastero

2、fEngineeringScienceSynthesisandLuminescencePropertiesInvestigationofRareEarthsDopedNiobatePhosphorsM.E.Candidate:XiaoxueHuSupervisor:Prof.ShuangpingYiMay2018SchoolofPhysics&OptoelectronicengineeringGuangDongUniversityofTechnologyGuangZhou,GuangDong,P.R.China,

3、510006摘要摘要近年来，荧光粉发光材料被广泛应用于固体发光和显示领域，在现代科技生活中扮演着不可或缺的角色，例如发光二极管、信号指示灯，仪器仪表显示器和城市道路照明等。而白光LED由于其高发光效率和低能耗等特点受到了人们的密切关注。目前3+合成白光主要有两种方法，一种是Y3Al5O12:Ce(YAG)黄色荧光粉涂敷蓝光芯片复合成白光，另一种是紫外或近紫外芯片激发红、绿、蓝三基色荧光粉复合成白光，后一种方法也是目前被广泛使用的方法。通常来说，材料的发光效率是由掺杂离子的浓度、周围的晶场环境以及基质和激活剂之间的

4、能量传递特性来共同决定的，因此对于稀土离子（激活剂）掺杂基质的荧光粉来说，选择合适可行的基质是非常重要的。无机化合物家族中的铌酸盐，钽酸盐以及钨酸盐已经被广泛研究并应用于荧光粉行业。铌酸盐具有优良的热稳定性和化学稳定性，同时还在压电和非线性光学方面有优良的性能，所以铌酸盐是一种重要的发光基质材料。本文主要研究和分析了紫外LED芯片激发的白光LED用（红绿蓝三基色）铌酸盐体系荧光粉。本文采用高温固相法制备了铌酸盐体系的白光LED用荧光粉，并对实验样品的物相结构，能量传递机理以及荧光特性进行分析。3+(1)采用高温固

5、相法制备了单一相的Na2-xNbAlO5:xLn(Ln=Sm/Eu)体系荧光粉。3+3+研究了Sm和Eu离子在基质Na2NbAlO5中的发光特性，浓度猝灭机理，热稳定性3+以及它们之间的能量转移过程。在紫外光激发下，Na2-xNbAlO5:xLn(Ln=Sm/Eu)荧光3+3+粉分别发出橙光(Sm)、和红光(Eu)，并且该体系荧光粉有着良好的热稳定性。3+(2)采用固相法合成了单一相的Na2-xNbAlO5:xLn(Ln=Dy/Er)体系荧光粉。通过X射线衍射（XRD），漫反射光谱，激发与发射光谱，荧光衰减曲线，

6、电致发光等表征手段，研究了它们的光致发光特性。通过改变掺杂离子的浓度，可使荧光粉3+Na2-xNbAlO5:xDy的颜色由青光区穿过白光区最后到达绿白光区，而荧光粉3+Na2-xNbAlO5:xEr的颜色集中在绿色区域，由此可见，此体系荧光粉有潜力应用于LED领域及发光显示领域。3+(3)通过高温固相法制备了Sr5-xNb4O15:xEu系列荧光粉，并对其光致发光性能和浓度猝灭机理进行了分析讨论。在393nm波长激发下，随着掺杂离子浓度的增加，样品I广东工业大学硕士学位论文3+的发射光颜色从橙红光区变化到红光区。

7、激活剂离子Eu在基质Sr5Nb4O15中的浓度猝灭机理为电偶极矩-电偶极矩(d-d)相互作用。关键词：荧光粉；白光LED；铌酸盐；能量传递机理；热稳定性IIABSTRACTABSTRACTInthepastyears,luminescentphosphorsmaterialshavebeenwidelyappliedinthefieldsofsolidstatelightinganddisplay,suchaslight-emittingdiodes,signalindicatorlights,instrumdi

8、splay,andurbanroadlighting.Particularly,whitelight-emitting-diodes(LEDs)havereceivedcloseconcernduetotheirsuperiorfeaturessuchashighluminescenceefficiencyandlowpowerconsumption.Atpresent,