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1、白光LED用硅酸鹽熒光粉的 合成與發(fā)光性能的研究專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)報告人：劉偉漢指導(dǎo)老師：王靜副教授主要內(nèi)容一、背景1、LED簡介2、選題意義3、研究現(xiàn)狀二、實驗思路三、結(jié)果與討論1、燒結(jié)溫度對熒光粉相純度的影響2、熒光粉中Eu2+的濃度猝滅特性3、共摻雜離子對熒光粉發(fā)光性能的影響四、實驗結(jié)論1、白光LED的簡介發(fā)光二極管LED，是一種半導(dǎo)體電致發(fā)光器件。白光LED與傳統(tǒng)的照明光源（如白熾燈、熒光燈）相比，具有光效高、能耗低、壽命長、污染小等特點。在當(dāng)前全球能源短缺的背景下，節(jié)約能源是我們面臨的重要問題。因此，白光LED必將成為21世紀(jì)照明市場的主流。白光LED可以用以下三
2、種方法得到：（1）通過紅、綠、藍三種LED得到白光；（2）通過藍光LED和黃色熒光粉得到白光；（3）通過紫光LED和RGB熒光粉得到白光。背景背景2、選題意義目前著重在于熒光粉轉(zhuǎn)換的LED研究，也就是研發(fā)可被460nm藍光二極管有效激發(fā)的紅、黃、綠等發(fā)光材料和被400nm近紫外光二極管有效激發(fā)的紅、綠、藍、橙黃等發(fā)光材料。我的研究課題就是找到能匹配這兩種二極管的熒光粉，使其在藍光(~460nm)或近紫外光(~400nm)區(qū)域可被有效激發(fā)，并且具有較高的發(fā)光效率和化學(xué)穩(wěn)定性。背景3、研究現(xiàn)狀最近幾年，對白光LED用熒光粉的研究，主要是集中在硼酸鹽體系、磷酸鹽體系、硅酸鹽體
3、系、鋁酸鹽體系、氮氧化物體系等的稀土發(fā)光材料研究。以硅酸鹽為基質(zhì)的發(fā)光材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而且高純二氧化硅原料價廉、易得,燒結(jié)溫度比鋁酸鹽體系低等特點，使其越來越受重視。在國內(nèi)外有許多報導(dǎo)硅酸鹽體系的文章，而硅酸鍶摻+2價銪離子的報導(dǎo)并不多，ParkK.J.對Sr2SiO4:Eu2+進行了大量的工作，但對Sr3SiO5:Eu2+還沒有做深入的研究。本人在他的研究基礎(chǔ)上進行了一系列創(chuàng)新性的實驗，對Sr3SiO5:Eu2+體系進行系統(tǒng)的研究，尋找了Eu2+的臨界猝滅濃度，并且通過共摻其他的稀土離子，得到了發(fā)光性能更好，以及余輝時間較長的兩類稀土發(fā)光材料。實驗
4、內(nèi)容本實驗采用傳統(tǒng)的高溫固相法合成白光LED用Sr3SiO5:Eu2+和Sr3SiO5:Eu2+:M3+(M=Dy、Nb、Yb、Sm、Tm、Er等)黃色熒光粉，利用X-射線粉末衍射（XRD）和熒光光譜（FL）進行表征，優(yōu)化熒光粉的合成條件。通過測定樣品的激發(fā)光譜、發(fā)射光譜等，尋找Sr2+與Eu2+的最佳配比，使其在近紫外區(qū)（~400nm）到藍光區(qū)（~460nm）有較高的吸收效率，同時能夠達到較高的發(fā)光亮度。再選擇其他的稀土離子進行共摻雜，找出發(fā)光性能更好，以及余輝時間更長的兩類熒光粉。實驗思路尋找的臨界猝滅濃度共摻雜其他稀土離子在發(fā)光性能較好的共摻雜體系中調(diào)節(jié)兩種稀土離
5、子的比例，找到最亮的產(chǎn)品。在余輝時間較長的共摻雜體系中調(diào)節(jié)兩種稀土離子的比例，找到余輝最長的產(chǎn)品。Eu2+尋找最佳的燒結(jié)溫度結(jié)果與討論1、燒結(jié)溫度對熒光粉相純度的影響溫度是高溫固相合成法中的關(guān)鍵要素之一。它取決于組分的熔點，擴散速度和結(jié)晶能力等。因此，在實驗中必須嚴(yán)格控制好燒結(jié)溫度，通過多次實驗比較確定最佳燒結(jié)溫度。本實驗分別在1400℃(TY01)、1450℃(TY02)、1550℃(TY03)的溫度下燒結(jié)化學(xué)式為Sr2.94Eu0.03Dy0.03SiO5的熒光粉，通過測試樣品的XRD進行物相分析，從而確定最佳的燒結(jié)溫度。結(jié)果與討論圖Ⅰ三個溫度下所燒結(jié)樣品的XRD圖
6、結(jié)果與討論2、熒光粉中Eu2+的濃度猝滅特性按照通式為Sr3-xSiO5:xEu2+配制Eu2+濃度梯度(x=0.005~0.3)系列樣品，并在灼燒溫度為1550℃的條件下合成以下產(chǎn)品：原料編號原料配比TY04Sr2.995Eu0.005SiO5TY05Sr2.985Eu0.015SiO5TY06Sr2.97Eu0.03SiO5TY07Sr2.95Eu0.05SiO5TY08Sr2.9Eu0.1SiO5TY09Sr2.7Eu0.3SiO5結(jié)果與討論圖ⅡEu2+濃度梯度系列樣品的XRD圖結(jié)果與討論圖ⅢEu2+濃度梯度系列樣品在570nm光監(jiān)測下的激發(fā)光譜特點：x=0.00
7、5~0.03，光譜強度逐漸增大；x=0.03~0.3，光譜強度逐漸減弱紫外（~400nm）到藍光（~460nm）區(qū)域出現(xiàn)了肩峰，吸收效率高。結(jié)果與討論圖ⅣEu2+濃度梯度系列樣品在370nm光激發(fā)的熒光發(fā)射光譜特點：x=0.005~0.03，光譜強度增大；x=0.03~0.3，光譜強度減弱。發(fā)射光譜峰值先紅移后藍移。結(jié)果與討論圖Ⅴ共摻雜樣品與商業(yè)粉LNO對比的激發(fā)光譜圖3、共摻雜稀土離子對熒光粉發(fā)光性能的影響特點：(1)形狀相似(2)峰值接近(3)紫外（~400nm）到藍光（~460nm）區(qū)域出現(xiàn)了肩峰。(4)吸收效率高。結(jié)果與討論圖Ⅵ共
