Mn4+激活第VB族氟（氧）化物荧光材料的制备及性能研究

作     者：周晖 

作者单位：长春理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：米晓云

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：氟氧化物 氟化物 红色荧光材料 发光强度 

摘      要：白光发光二极管（W-LEDs）具有高效节能、响应迅速的优势。目前商用W-LEDs因为红光缺失导致器件色温高、显色差,在暖色调、高显色照明应用领域受到严重限制,为降低色温、提高显色指数,需要添加红色荧光材料。其中Mn激活红色荧光材料均表现出良好的窄带尖锐发射,并且Mn激活荧光材料的宽蓝光激发带与LED蓝光芯片激发区域相重合,光谱重吸收率低,在近几年成为红光荧光材料研究热点之一。本文通过低温固相法制备KNbOF（HF）:Mn、KNbOF:Mn红色荧光材料。采用阳离子交换法制备KNbOF:Mn、KTa F:Mn红色荧光材料。主要实验结论如下:（1）通过低温固相法制备KNbOF（HF）:Mn红色荧光材料,对材料进行XRD精修和电镜描扫分析,确定了KNbOF（HF）:Mn的物相结构和形貌特征。在Mn掺杂浓度为7%时,KNbOF（HF）:Mn红色荧光材料发光强度达到最大值。并对KNbOF（HF）:Mn进行热稳定性和水稳定性性能测试,在150℃时,材料的发光强度降至初始值的71.2%;水解6 h后,材料的发光强度降至初始值的63.6%。（2）通过低温固相法制备KNbOF:Mn红色荧光材料。荧光材料在468 nm激发下,发射光谱为窄带发射,在630 nm处的发射峰ν最强。发光强度增加,Mn浓度为7%时,样品发光强度最大,而后发生浓度猝灭现象。温度升高和水解使得荧光材料发光强度降低,在150℃和水解6 h后的样品的发光强度分别降低至初始值的30%与56%。（3）通过阳离子交换法制备KNbOF:Mn红色荧光材料,在468 nm激发下,测得一系列发射光谱,得出浓度猝灭的原因是电偶极-电偶极相互作用。热稳定性和水稳定性测试表明:在150℃下与水解6 h后的材料发光强度,分别降至初始强度的50.2%与10%。经计算KNbOF:Mn红色荧光材料的色纯度为94.4%、色温为4272 K。（4）通过阳离子交换法制备KTa F:Mn红色荧光材料,样品形貌呈长棒型。对KTa F:Mn红色荧光材料进行发光性能测试,发现在619 nm处的ZPL表现强红光发射;出现的此情况主要原因是Mn处于在扭曲畸变较大的晶格环境中。KTa F:Mn红色荧光材料中Mn浓度猝灭的原因为偶极-偶极相互作用。KTa F:Mn红色荧光材料的色纯度为89.5%、色温为3452 K。