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新型缺陷发光玻璃的光学性能及可调控白光LED研究

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新型缺陷发光玻璃的光学性能及可调控白光LED研究

作者：毛威中国计量大学

学位级别：硕士

采用发光玻璃的白光LED方案具有环保、加工便捷、使用寿命长、不限规格等诸多优点,能够实现各个领域对白光光源提出的巨大挑战。故在玻璃基质中实现优质的白光发射已经逐渐成为近年来的研究热点。传统的白光玻璃都是在玻璃基质中掺杂多... 详细信息

采用发光玻璃的白光LED方案具有环保、加工便捷、使用寿命长、不限规格等诸多优点,能够实现各个领域对白光光源提出的巨大挑战。故在玻璃基质中实现优质的白光发射已经逐渐成为近年来的研究热点。传统的白光玻璃都是在玻璃基质中掺杂多种发光中心来实现白光发射的,这不仅会增加白光LED器件的工业成本,同时也提高了对白光调控发射的困难程度。本文主要研究了两种存在缺陷发光中心的玻璃基质的光学性质和单掺稀土/过渡金属离子玻璃的可调控白光性能,并对封装LED器件设计及光电响应特性进行探究,为这两种缺陷玻璃材料在白光LED上的应用提供理论基础与实验基础。论文主要包括六个章节:论文第一章为文献综述部分。主要介绍了白光LED用发光玻璃的概念与原理,简单概述了常见的玻璃基质以及可见光发光中心的种类与发光机理。随后重点介绍了两种具有缺陷发光中心的玻璃基质—含锡玻璃和二元磷酸盐氮氧玻璃,包括它们的光谱学性能、发光机理以及缺陷结构分析,引出了本文的主要研究内容。论文第二章为实验及理论计算部分。主要介绍了两种玻璃的化学组分与样品制备、主要的性能测试与对应的实验测试仪器信息,并列出了在本文工作中涉及到的物理参数的计算或定义公式。论文第三章为氟磷酸锡盐玻璃光学性质及结构研究。主要研究了Sn发光中心在该玻璃基质中的动态光谱学特性、相关缺陷结构研究以及能量弛豫机理。首次报道了在氟磷酸锡盐玻璃中观察到荧光与磷光共存的现象以及光电响应特性。结果表明,磷酸盐组分的增加通过影响Sn的S/S’→T跃迁,进而提高能量传递效率。此外,证明了Sn原子周围的氧空位缺陷在光激励下能够捕获电子,转变为类F缺陷中心,作为电子缺陷能阱,实现Sn中T→S的双重弛豫发射。这种全新的能量转移机制可以很好地解释氟磷酸锡盐玻璃中的荧光与磷光共存现象与光电响应特性。论文第四章为稀土元素掺杂氟磷酸锡盐玻璃的可调控白光发射研究。主要研究了Eu稀土离子在氟磷酸锡盐玻璃中的光学性质以及能量传递机理,并在掺杂玻璃中实现可调控的白光发射。同时通过调整玻璃基质组分获得优异白光性能的白光LED方案。结果表明了Eu离子与Sn发光中心在进行本征发光的同时存在着相互作用的能量转移过程。这使得Eu掺杂氟磷酸锡盐玻璃中Eu离子的掺杂浓度越高,发光效率越高。同时可以通过改变激发波长来实现玻璃中可调控的白光发射。在375 nm芯片激发下,自组装的白光LED表现为低色温的暖白光发射,390 nm芯片激发下为高色温的冷白光LED。另外,通过提高玻璃基质中磷酸盐组分比例,在TFP641Eu5样品的冷白光LED器件中获得了最高量子效率的白光发射,其白光性质参数表现为:CIE=(0.31,0.30)、Ra=92.3、绝对量子效率=12.81、色温=8769 K。论文第五章为过渡元素掺杂二元磷酸盐氮氧玻璃的光学性能及可调控白光发射研究,主要研究了Mn离子在磷酸锌盐氮氧玻璃中的价态表现、光学性质以及这种掺杂玻璃在LED中的可调控白光性质。首次提出以Mn离子作为“能量采集探针”,通过静态光谱学分析了混合价态下Mn离子的能量转移规律。结果表明,在磷酸锌盐氮氧玻璃中的Mn离子保持着较高的还原态,比起传统磷酸锌盐玻璃基质,表现更高的Mn离子浓度。这使得Mn离子的离子-离子交换耦合效应增强,Mn离子掺杂的磷酸锌盐氮氧玻璃表现出更强的红光发射。由于Mn离子与玻璃中的氮磷电子-空穴缺陷发光中心存在着能量转移,在紫外芯片激发下,其自组装WLED表现出可调控的暖白光发射,其白光性质参数表现为:CIE=(0.33,0.35)、色温=5228K、显色指数Ra=86。论文的第六章是论文的结论,概括了全文工作内容与结果,同时指出了工作中的不足之处与对未来工作的展望。

关键词：氟磷酸锡盐玻璃磷酸盐氮氧玻璃缺陷发光白光LED

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溴氧化镧的缺陷发光

广州化学 2005年第4期30卷 1-3,8页

作者：张俊文刘应亮张静娴袁定胜容建华黄浪欢暨南大学化学系广东广州510632

用高温固相法合成了具有缺陷发光的溴氧化镧基质。对样品进行了X-射线衍射、荧光光谱和热释光谱的测试。荧光光谱分析得出在1000℃合成溴氧化镧基质在350nm到500nm存在两个宽带发射,通过与LaOF、LaOCl的荧光光谱和热释光谱对比,得出溴... 详细信息

用高温固相法合成了具有缺陷发光的溴氧化镧基质。对样品进行了X-射线衍射、荧光光谱和热释光谱的测试。荧光光谱分析得出在1000℃合成溴氧化镧基质在350nm到500nm存在两个宽带发射,通过与LaOF、LaOCl的荧光光谱和热释光谱对比,得出溴氧化镧基质的发光归结于溴的缺陷,通过计算发现两种不同类型的缺陷能级分别为0.74eV,0.70eV。

关键词：缺陷发光溴氧化镧热释光谱

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Sm离子掺杂BaZrO粉体的制备及其发光性能研究

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光电子·激光 2024年

作者：陈澍史忠祥王晶贾宇盟杨雨佳大连交通大学材料科学与工程学院中车唐山机车车辆有限公司瓦房店轴承集团有限责任公司工程中心

迄今为止，蓝光激发的YAG:Ce3+黄色荧光粉仍在白光发光二极管(light emitting diode， LED)市场上占据很大份额，但这类白光存在红光成分缺失的固有缺陷，因此得到的白光显色指数较低，色温偏高，而依靠稀土离子实现红、绿、蓝三基色调... 详细信息

迄今为止，蓝光激发的YAG:Ce3+黄色荧光粉仍在白光发光二极管(light emitting diode， LED)市场上占据很大份额，但这类白光存在红光成分缺失的固有缺陷，因此得到的白光显色指数较低，色温偏高，而依靠稀土离子实现红、绿、蓝三基色调和的白光则能很好的克服这一弊端。本文应用传统水热反应一步合成出一系列与基质同相的Sm3+离子掺杂BaZrO3荧光粉。其X射线衍射(X-ray diffraction， XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy， SEM)、粒度分布、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectrum， FT-IR)和荧光光谱(fluorescence spectrum， FL)等测试结果表明，所得产物均呈立方钙钛矿结构，且当更多异价Sm3+取代Zr4+离子后，会引起晶粒尺寸、晶胞常数以及晶格应变等参数的增大。此外，随着Sm3+离子浓度升高，红外谱峰逐渐蓝移直至Sm3+(3.0 mol％)时达最大值，这与通过分子振动频率计算出的结果吻合。最后，基于光谱中宽发射带与Sm3+特征发射峰的相对强度关系证实，在BaZrO3晶体中存在缺陷发光，且当引入Sm3+离子后可实现BaZrO3与Sm3+间的能量传递。

关键词： BaZrO Sm 蓝移缺陷发光能量传递

介孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)玻璃中自由基羰基末端缺陷的白色光致发光性能研究

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激光与光电子学进展 2023年第15期60卷 279-281页

作者：陈蓓曦刘欣西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院陕西西安710072 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所河南洛阳471000

制备具有强发光性、高稳定性、低毒性的白色光致发光块体玻璃对LED显示技术的进步具有重要意义。本文利用溶胶凝胶法制备了不同组分的Al_(2)O_(3)-xSiO_(2)块体干凝胶,在约500℃烧结的过程中,玻璃表现出强烈的白色可见光致发光宽峰,该... 详细信息

制备具有强发光性、高稳定性、低毒性的白色光致发光块体玻璃对LED显示技术的进步具有重要意义。本文利用溶胶凝胶法制备了不同组分的Al_(2)O_(3)-xSiO_(2)块体干凝胶,在约500℃烧结的过程中,玻璃表现出强烈的白色可见光致发光宽峰,该宽峰来自孔表面的自由基羰基末端缺陷,并且其发光强度与自由基缺陷的浓度和发光强度有明显关系。

关键词：材料光致发光缺陷发光白光发射介孔玻璃

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Sm3+离子掺杂BaZrO3粉体的制备及其发光性能研究

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光电子·激光 2024年第10期 1089-1096页

作者：陈澍史忠祥王晶贾宇盟杨雨佳瓦房店轴承集团有限责任公司工程中心大连交通大学材料科学与工程学院中车唐山机车车辆有限公司

迄今为止，蓝光激发的YAG:Ce3+黄色荧光粉仍在白光发光二极管（light emitting diode, LED）市场上占据很大份额，但这类白光存在红光成分缺失的固有缺陷，因此得到的白光显色指数较低，色温偏高，而依靠稀土离子实现红、绿、蓝三基色... 详细信息

迄今为止，蓝光激发的YAG:Ce3+黄色荧光粉仍在白光发光二极管（light emitting diode, LED）市场上占据很大份额，但这类白光存在红光成分缺失的固有缺陷，因此得到的白光显色指数较低，色温偏高，而依靠稀土离子实现红、绿、蓝三基色调和的白光则能很好地克服这一弊端。本文应用传统水热反应一步合成出一系列与基质同相的Sm3+离子掺杂BaZrO3荧光粉。其X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）、粒度分布、傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectrum, FT-IR）和荧光光谱（fluorescence spectrum, FL）等测试结果表明，所得产物均呈立方钙钛矿结构，且当更多异价Sm3+取代Zr4+离子后，会引起晶粒尺寸、晶胞常数以及晶格应变等参数的增大。此外，随着Sm3+离子浓度的升高，红外谱峰逐渐蓝移直至Sm3+=3.0 mol%时达最大值，这与通过分子振动频率计算出的结果吻合。最后，基于光谱中宽发射带与Sm3+特征发射峰的相对强度关系证实，在BaZrO3晶体中存在缺陷发光，且当引入Sm3+离子后可实现BaZrO3与Sm3+间的能量传递。

关键词： BaZrO3 Sm3+ 蓝移缺陷发光能量传递

Y2O2S：Eu^3＋，Zn^2＋，Ti^4＋荧光体的缺陷及红色长余辉发光性质

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中山大学学报（自然科学版） 2013年第2期52卷 70-73,78页

作者：朱永康陈伟刘宗淼万国江王静广东省稀土发光材料工程技术研究开发中心江门市科恒实业股份有限公司广东江门529040 中山大学化学与化学工程学院广东广州510275

采用高温固相法合成了红色长余辉材料Y2O2S:Eu3+,Zn2+,Ti4+,实现了余辉发光中心和缺陷中心之间的能量传递。通过XRD、荧光发射和激发光谱、余辉发射光谱与衰减曲线、色坐标和热释光谱测试手段对Y2O2S:Eu3+,Zn2+、Y2O2S:Eu3+,Ti4+、Y2O2S... 详细信息

采用高温固相法合成了红色长余辉材料Y2O2S:Eu3+,Zn2+,Ti4+,实现了余辉发光中心和缺陷中心之间的能量传递。通过XRD、荧光发射和激发光谱、余辉发射光谱与衰减曲线、色坐标和热释光谱测试手段对Y2O2S:Eu3+,Zn2+、Y2O2S:Eu3+,Ti4+、Y2O2S:Eu3+,Zn2+,Ti4+和Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+进行了结构与性能的表征,发现其荧光发射与余辉发射基本一致,红色余辉发光主峰位于625 nm附近,来源于Eu3+的5D0→7F2跃迁发射。相比而言,Y2O2S:Eu3+,Zn2+,Ti4+余辉发光性能最好,可持续1.5 h左右。

关键词：长余辉硫氧化钇缺陷发光荧光光谱热释发光

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基于缺陷和Mn2+离子为发光中心的发光材料的制备、性能及应用研究

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基于缺陷和Mn2+离子为发光中心的发光材料的制备、性能及应用研究

作者：李延申河北大学

学位级别：硕士

发光材料在人们的日常生活起着举足轻重的作用。经过长时间发展,发光材料已经广泛被应用于照明、显示器、光电器件、生物成像、荧光标记等各个方面。本论文通过简单可行的方法制备了两种无机固体发光材料:过渡金属Mn掺杂的ZnGeO发光材... 详细信息

发光材料在人们的日常生活起着举足轻重的作用。经过长时间发展,发光材料已经广泛被应用于照明、显示器、光电器件、生物成像、荧光标记等各个方面。本论文通过简单可行的方法制备了两种无机固体发光材料:过渡金属Mn掺杂的ZnGeO发光材料和二氧化硅基缺陷发光材料,并对其物相、结构、形貌、发光性能等进行了详细研究。以HO/EG为溶剂,通过简便的溶剂热法制备了尺寸可调、均匀且分散性良好的一维ZnGeO:Mn荧光粉。在合成过程中,溶剂组分和表面活性剂PEG在确定最终产品的晶相结构,粒径和形貌方面起着重要的作用。由于ZnGeO基质中存在天然缺陷,在紫外光激发下,纯ZnGeO样品显示弱的蓝白光发射。当Zn离子被Mn部分取代时,合成的ZnGeO:Mn样品呈现出强烈的绿光发射,其对应于Mn离子的d-d跃迁(T→A)。此外,我们还利用基于密度泛函理论(DFT)CASTEP对ZnGeO:Mn样品的发光机理进行了详细的研究。合成的ZnGeO:Mn荧光粉在照明、光学显示器和光电子器件等方面具有潜在的应用。通过溶胶-凝胶法和碱性蚀刻法制备了尺寸为300nm左右的缺陷发光介孔二氧化硅空心球。在紫外光激发下,所制备的样品呈现出较强的蓝光发射。此外,SEM、TEM和BET结果显示所制备的材料具有明显的介孔结构和较高的比表面积。细胞毒性测试的实验结果显示该发光空心球具有良好的生物相容性,可用作药物载体。然后以阿霉素为模板药物,利用在酸性条件下可溶解的ZnO纳米粒子作为介孔“开关”,运用EDC化学反应将羧基化后的二氧化硅载药体系与ZnO-NH结合起来得到了具有pH控制释放性质的材料,而且随着阿霉素累积释放量的增加,发光空心球的发光强度也增强,根据该现象可以跟踪和检测药物释放情况。这种发光材料在药物控释和疾病诊疗领域有潜在的应用价值。

关键词：锗酸锌锰离子发光二氧化硅空心球缺陷发光药物载体

以缺陷及稀土离子为发光中心的发光材料的制备及其性质研究

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以缺陷及稀土离子为发光中心的发光材料的制备及其性质研究

作者：王健媛河北大学

学位级别：硕士

无机固体发光材料是当代高新技术的重要组成部分,它种类繁多,物理化学性质各异,有一部分材料已经被应用到照明、医学诊断、显示等多个领域。但是,随着科技的不断发展和生活水平的不断提高,人们对于发光材料的实际需求也日益增强,研究和... 详细信息

无机固体发光材料是当代高新技术的重要组成部分,它种类繁多,物理化学性质各异,有一部分材料已经被应用到照明、医学诊断、显示等多个领域。但是,随着科技的不断发展和生活水平的不断提高,人们对于发光材料的实际需求也日益增强,研究和发展高效、稳定的新型无机固体发光材料已经成为材料科学的研究热点。本论文研究了两类无机固体发光材料:缺陷发光材料和稀土金属发光材料。通过软模板法合成了尺寸约为100 nm的缺陷发光二氧化硅纳米球。研究发现,低温煅烧后的二氧化硅样品在365 nm紫外光激发下,有很强的可见光发射,而且研究了煅烧温度对发光性质的影响。所制备的样品不仅具有缺陷发光性质,而且具有明显的介孔结构,可用作药物载体。以布洛芬为药物模型,研究了其对布洛芬的担载和缓释性能,讨论了发光二氧化硅纳米球的发光强度与药物释放量的关系。因此,作为一种药物释放体系,具有多孔结构和缺陷荧光性质的二氧化硅纳米球在药物负载/控释以及疾病诊疗等领域表现出潜在的应用价值。利用水热法制备出了BaGdF:Ce,Ln(Ln=Tb,Eu)稀土发光材料,研究了Cit离子对产物形貌(使其从纺锤状形貌向球状形貌变化)、物相和尺寸的影响,并通过调节掺杂离子Tb,Eu的掺杂量实现了样品的发光可调性;另外,利用溶剂热法合成了尺寸均匀、形貌可控、分散性良好的NaLa(WO)材料。以NaLa(WO)为基质,通过掺杂不同的稀土激活剂离子(Ln=Dy,Sm,Eu,Tb),可实现材料发光颜色的调控。此外,还分别讨论了各产品的晶相,结构,形貌和光学性能。

关键词：无机纳米材料缺陷发光稀土离子发光药物缓释形貌

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离子辐照二维碲化镓的缺陷调控研究

离子辐照二维碲化镓的缺陷调控研究

作者：王慧萍南昌大学

学位级别：硕士

对金属等三维材料来说有时候缺陷的产生是不可避免的,并且会对材料的各种性能会产生显著影响,研究这些缺陷对理解材料的基本性能有重大意义。但是三维材料需要引入很高密度的缺陷才能调控其物理化学性质,而原子级别厚度的二维材料是研... 详细信息

对金属等三维材料来说有时候缺陷的产生是不可避免的,并且会对材料的各种性能会产生显著影响,研究这些缺陷对理解材料的基本性能有重大意义。但是三维材料需要引入很高密度的缺陷才能调控其物理化学性质,而原子级别厚度的二维材料是研究缺陷与材料性能关系的理想材料。本课题就是利用聚焦离子辐照技术在二维碲化镓(GaTe)中可控的引入局域缺陷,然后通过一系列的表征手段,对比离子束辐照前后二维碲化镓的光学、电学以及光电学的变化,理解缺陷对材料性能的调控。主要研究内容如下:我们首先通过对GaTe材料组成进行表征,确定了聚焦镓离子束辐照对缺陷引入。然后进行拉曼光谱的表征,发现在离子束辐照后GaTe出现了一个不属于材料本身的拉曼峰,并且这个拉曼峰的强度随着离子束辐照剂量的提高而变强,缺陷峰的增强证明了缺陷密度的提高。GaTe薄片中缺陷的产生也对光致发光产生了影响,发光峰的位置随着辐照剂量的提高而红移,在低温下辐照后的GaTe也出现了更多的激子态发光峰,说明缺陷引入导致了二维材料能带结构的变化。镓离子辐照对GaTe的电学性能也能进行有效的调控,辐照后的GaTe导电性有了明显的提升,并且在保持较短的响应时间的同时,对特定波长的光响应也大幅度提高。除此之外,缺陷的引入使GaTe场效应晶体管突破了吸收波长的限制,实现了近红外波长下的光电探测。

关键词：二维材料缺陷工程离子束辐照缺陷发光光电探测