硫化锌发光材料的制备与其发光性能的研究

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ZnS是一种Ⅱ-Ⅵ族的电子过剩本征半导体材料,具有良好的光致发光性能和电致发光性能。在常温下禁带宽度是3.7eV,具有光传导性好,在可见光和红外范围分散度低等优点。对ZnS进行合适的掺杂就可以改变它的能带结构,从而使之发射各种颜色的可见光,所以长期以来一直是科研工作者研究的热点。现阶段以ZnS为基质的发光材料已经广泛应用于多种仪器和仪表显示中。 本论文在此基础上,采用沉淀法和高温固相法制备了掺杂的ZnS发光材料,并结合XRD、TEM、SEM、UV-Vis等测试表征手段,对荧光粉的物相、结构、形貌以及光谱性能进行了表征与分析,并将制备出的产物的发光性能进行了比较,深入研究了ZnS为基质掺杂不同离子的发光材料的制备及其光致发光性能。利用制各的荧光粉制备了厚膜电致发光器件,研究了驱动电压、驱动频率和电致发光性能的关系。 利用沉淀法制备出的ZnS:Mn、C1,ZnS:Tb,ZnS:Cu、C1等荧光粉的颗粒尺寸达到了纳米尺寸(3~4 nm),并且颗粒分散度好、结晶性好等优点。由SEM图片和XRD的数据可初步判断溶剂的组成对粒子的形貌和粒径有着很大的影响,同时对发光强度也会产生很大的影响。在利用沉淀法合成掺Mn的ZnS的荧光粉过程中,通过改变[S2-]/[Zn2+]的比例和改变掺入的离子的浓度,得到了较好的发红光掺Mn的ZnS的荧光粉。在利用沉淀法合成产物的同时,还利用高温固相法合成了一系列产物进行了对比,发现高温固相法制备出的产物颗粒较大,得到了较好的发蓝光的ZnS掺Cu、C1的荧光粉,掺Cu、C1的ZnS发蓝光荧光粉的最强激发波长在370 nm附近接近400 nm,有望用于LED照明。通过改变掺入浓度确定了最佳的激活剂浓度,得到了较好的发射蓝光的荧光粉,并且进行了涂屏实验,并且进行了光致发光和电致发光的性能表征,并且将商业蓝色荧光粉也进行了涂屏的实验,做了和此种荧光粉的对比性能测试,通过测试电致发光性能发现:此种荧光粉用于光致发光效果较好,但是用于制作厚膜电致发光器件时发现发光亮度还有待进一步提高。通过进一步优化,有望达到商业化标准。 采用丝网印刷技术分别制备了蓝色、黄绿色、紫色厚膜电致发光器件,取得了较好的效果。
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