稀土掺杂铝酸盐材料制备及其发光性能研究

作     者：张艳芳 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李岚;张晓松

授予年度：2008年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

主      题：铝酸盐 高温固相法 YAG:Ce3+ 变温光谱 位形坐标 SrAl2O4:Tb3+ 

摘      要：稀土离子激活的铝酸盐发光材料以其所具有的发光效率高、化学性质稳定,相对成本较低等优点,一直倍受人们的重视,并得到了广泛的应用。从目前的研究和制备状况来看,高温固相法仍是制备铝酸盐体系十分有效的首选途径,但是固相法合成铝酸盐发光材料具有原料混合不均匀和得到的产物团聚结块严重的缺点。此外,商品化的铝酸盐荧光粉的性能在实际应用中仍有不足之处,例如灯用荧光粉随着工作环境温度的升高,常常会出现发光亮度下降,色坐标偏移等劣化现象,最终导致粉体性能的下降,影响器件的使用寿命。本文工作主要围绕如何改善固相法合成的荧光粉的性能,优化制备工艺方案,以及探讨荧光粉的光衰机理等方面展开,获得的成果如下: 1.在高温固相法合成YAG:Ce黄色荧光粉过程中,首次采用柠檬酸三钠作为助熔剂与(NH)HPO和HBO共同作用,通过对样品的晶体结构、形貌和光谱测试分析,表明柠檬酸三钠在一定程度上能更好的起到助熔的效果,具有良好的分散特性,并能减小粉体的硬度。实验结果表明,当激活剂Ce的加入量为0.06 mol,Y/Al配比为2.94:5,且硼酸,磷酸氢二铵和柠檬酸三钠的掺杂质量分数比为2.0:1.5:2.0时,能够获得晶相单一,颗粒分散均匀,且发光性能优良的YAG:Ce黄色荧光粉。 2.研究了温度对YAG:Ce荧光粉的激发与发射光谱的影响,发现随着温度的升高,在342 nm和460 nm的不同波长激发下,其发光猝灭的快慢不同。采用位形坐标模型对YAG:Ce荧光粉的热猝灭现象给予了定性的讨论,并根据经典的热猝灭公式,分别对不同激发条件下的发光强度与温度关系的变化数据进行拟合,得到了342 nm和460 nm不同激发波长下对应的激活能分别为ΔE=0.303 eV和ΔE=0.259 eV。研究了Al的不同含量对YAG:Ce荧光材料的荧光光谱,发光寿命和热释光谱特性的影响,结果表明Al的微量变化会影响电子陷阱俘获载流子数目的能力,使得最终产物的发光强度和Ce的寿命都有明显的降低。 3.采用复合法制备了三价Tb离子掺杂的SrAlO荧光材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光度计分别分析了样品的晶体结构、颗粒形貌和光谱特性。与一步固相法和燃烧法相比,该方法获得的样品在结晶度和粒子形貌上均有很大的改善,并且光谱强度也得到很大的提高,为优化制备工艺开辟了新的途径。