两种氧化物荧光粉的制备和发光特性研究

作     者：潘亮亮 

作者单位：南京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘胜利;迟逢逢

授予年度：2023年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070205[理学-凝聚态物理] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：pc-LED 颜色可调 能量传递 近红外 

摘      要：发光二极管(light-emitting diode简写为LED)具有高发光效率、环保无污染、低能量损耗和使用寿命长等优点。随着荧光粉转换的发光二极管(Phosphor converted light-emitting diode简写为pc-LED)技术的发展,pc-LED可以应用在绿色固态照明、显示、植物照明以及生物医疗等各种方面。在固态照明领域,商用白光LED是由蓝光LED芯片和黄色荧光粉YAG:Ce混合所制得。由于YAG:Ce荧光粉发光光谱中缺少红色发光的成分,发光偏向冷白光,不利于人们的人眼健康。这种白光LED因为颜色的缺乏还有着显色指数偏低的缺点。在植物照明和生物医疗方面,主要研究方向在深红外和近红外荧光粉领域。但是目前研究的近红外荧光粉整体表现还不够满足人们的需求,如热稳定性较差,光电转化效率低等。随着社会发展的进步和人们对各种极端环境的要求,pc-LED的性能要求也越来越高。荧光粉作为pc-LED的重要组成部分,极大的影响着pc-LED的发光性能。这就需要开发性能更加优异,热稳定性好,发光效率更好的荧光粉。本文研究了两种以氧化物为基质的荧光粉,分析了其发光特性,热稳定性,发光效率等性能,具体工作如下:(1)Eu,Tb共掺杂LaGeO荧光粉的能量转移与颜色变化。采用固相反应方法制备了LaGeO:Tb,Eu荧光粉。系统地研究了LaGeO:Tb,Eu的光致发光特性。Tb-Eu掺杂的LaGeO荧光粉中的能量传递是四极-四极相互作用的结果。使用303 K至513 K的变温发射光谱证明了LaGeO:0.07Tb,0.01Eu荧光粉的热稳定性。拟合计算获得的Tb和Eu离子的活化能分别为0.186 e V和0.187 e V。通过改变Eu与Tb的含量比,样品可以在265 nm光激发下实现多色发光和从绿色到红色的可调颜色。这些结果表明,LaGeO:Tb,Eu荧光粉是一种很有前途的固态发光材料。(2)Cr掺杂SrGaSiO荧光粉的近红外发光特性。通过固相反应法制备了一系列具有近红外发射的SrGaSiO:Cr荧光粉,其在600-950nm区域内表现出较强的宽带发射对应于自旋允许T→A的跃迁。在掺杂浓度为0.005时荧光粉发射强度达到峰值。SrGaSiO:Cr荧光粉在八面体格位的发射是由于Cr离子的掺杂使[Ga O]四面体到[Cr O]八面体畸变所引起的。Cr离子之间的能量转移相互作用是偶极-偶极的相互作用。在420 K下,与300 K相比,SrGaSiO:Cr荧光粉的总发射强度可以保持在83.42%,表明其具有高的热稳定性发光。SrGaSiO:Cr荧光粉计算得到的内量子效率为23.6%。当驱动电流为20 m A时,LED器件的近红外输出功率为53 m W,光电转换效率为2.25%。通过近红外摄像机的拍摄,可以看到明显的人体手指手掌内的血管。表明SrGaSiO:Cr近红外pc-LED在生物医疗方面具有一定的应用价值。