基于铕离子超灵敏跃迁的钼酸盐荧光体的光转换及暖白光LED配色研究

【摘要】：在照明和显示领域,发光二极管(LEDs)以其全固态、高光效等优点发展迅速,但目前白光LEDs的实现方式主要以蓝光芯片配合黄色荧光粉为主,这就从本质上决定了器件有着较高的相关色温和较低的显色指数。本学位论文就是在这样的背景下,探索合成了一种钼酸盐LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2红色荧光材料,并将这种荧光粉用于了蓝光芯片/黄色荧光粉的白光模式当中,以对器件的光色进行调控。主要的工作内容包括以下三个方面: 1.合成了具有白钨矿型结构的钼酸盐LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2荧光材料,并研究了该红色荧光材料的发光性质。通过考察合成温度对荧光材料的形貌、发光性能的影响,发现荧光粉的粒径分布和发光强度都有着规律性的变化,根据要求可以控制该荧光粉体的粒径分布在亚微米到几个微米范围内。通过对该荧光粉光谱性能的测量,发现其主要发射波长在616 nm的红光,监测红光发射得到的激发谱中,最强激发位于538 nm处,属于Eu~(3+)离子的~7F_1→~5D_1跃迁,其次为467 nm处Eu~(3+)离子的~7F_0→~5D_2跃迁,在396 nm处的Eu~(3+)离子~7F_0→~5L_6跃迁强度相对较弱。因此该荧光粉排定的强激发顺序是黄绿光、蓝光和近紫外光。 2.对于已合成的荧光粉,其最强的两个激发(467 nm、538 nm)和一个最强的发射(616 nm)分别归因于Eu~(3+)的~7F_0→~5D_2、~7F_1→~5D_1和~5D_0→~7F_2超灵敏跃迁,其强度受晶格对称性以及共价键强度影响较大。在LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2晶体中,Eu~(3+)离子占据了非对称性格位,晶体环境导致了Eu~(3+)离子超灵敏跃迁增强,尤其是538 nm处的~7F_1→~5D_1激发跃迁强度要明显高于其它激发跃迁,因此认为这种荧光粉更适合用作黄绿光可激发红色荧光粉。 3.针对所合成的LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2荧光粉在538 nm处的最强激发,我们提出不采用混粉配色方案,而是将LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2作为一种叠层荧光粉(Relay phosphor)而应用于蓝光芯片/黄色荧光粉模式当中。结果得到的光谱证实黄色荧光粉YAG:Ce能够激发该LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2荧光粉,并由光谱现象我们可以推论,通过重吸收的方式,Ce~(3+)离子将能量传递给了Eu~(3+)离子,通过这种能量传递方式达到了增强红光、降低白光器件相对色温的目的。 本学位论文发现合成的LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2荧光粉最强的激发峰位于538 nm,在以往人们对该体系Eu~(3+)离子的~7F_0→~5L_6(396 nm)和~7F_0→~5D_2(467 nm)跃迁理解的基础上,扩展了对Eu~(3+)离子~7F_1→~5D_1超灵敏跃迁的认识。 【关键词】：发光二极管 荧光材料 钼酸盐 超灵敏跃迁 叠层荧光粉
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：O482.31
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 照明光源的发展9-10
• 1.2 绿色固态照明光源-LEDs10-15
• 1.2.1 白光LED 方案10-12
• 1.2.2 白光LED 用荧光粉12-15
• 1.3 本学位论文的研究内容15-16
• 第二章 LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2的结构与光谱性质16-31
• 2.1 前言16-17
• 2.2 样品的制备与表征17-18
• 2.3 结果与讨论18-30
• 2.3.1 LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2的XRD 分析与形貌控制18-20
• 2.3.2 LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2的发光性能的分析20-26
• 2.3.3 LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2发光强度的影响26-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2中Eu~(3+)离子的超灵敏跃迁的分析31-41
• 3.1 超灵敏跃迁31-33
• 3.2 超灵敏跃迁的理论基础33-35
• 3.3 Eu~(3+)超灵敏跃迁影响因素35
• 3.4 在LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2 基质中Eu~(3+)的超灵敏跃迁35-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2作为LED 叠层光转换荧光体41-50
• 4.1 前言41-42
• 4.2 钼酸盐用于LED 叠层荧光体的光子传播机制42-46
• 4.2.1 目前Remote phosphor 的研究进展42-44
• 4.2.2 LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2作为叠层荧光粉的光子传播机制44-46
• 4.3 LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2作为叠层荧光粉的应用46-48
• 4.4 LiY_(0.5)Eu_(0.5)(MoO_4)_2的引入对器件效率的影响48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 总结与展望50-52
• 5.1 本学位论文总结50-51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-56
• 发表论文和科研情况说明56-57
• 致谢57-58

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