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白光LED作为21世纪新一代照明光源由于具有节能、环保、使用寿命长等优点,已成为当今科学家最亟待研究的领域和发展的目标之一。在众多实现白光LED的技术方案当中,荧光转换型白光LED是最有应用前景的。目前,应用最多的两种技术方案是:a)蓝光LED芯片+黄色YAG荧光粉;b)近紫外光LED芯片+三基色荧光粉。本文研究目的是研发新型的能被近紫外有效激发的三基色荧光粉。 本文采用水热法和高温固相法合成了三种新型的荧光粉,并研究了其物相成分、晶体结构、发光特性等。 (1)采用水热法合成了BiPO4∶ Eu3+,Sm3+荧光粉。通过SEM测试表明其微观形貌为表面光滑的微米级双锥体。在BiPO4体系中,研究了单掺Eu3+、单掺Sm3+样品的发光特性及其共掺样品中Sm3+→ Eu3+的能量传递。证实了BiPO4∶ Eu3+,Sm3+中存在Sm3+→Eu3+的能量传递,且能量传递是单向不可逆的。BiPO4∶ Eu3+共掺Sm3+离子后扩宽了在近紫外(360~410nm)的激发范围,提高了激发效率,有望在白光LED中获得应用。 (2)采用水热法合成了BiPO4∶ Tb3+,Eu3+系列荧光粉。研究了单掺Tb3+、单掺Eu3+样品的发光特性和共掺样品中Tb3+→Eu3+能量传递及能量传递机理。结果表明对于单掺Tb3+的样品,在近紫外369nm附近有很强的吸收,能发出主峰位于544nm的绿光。在Tb3+和Eu3+共掺的样品中,存在着Tb3+对Eu3+的电四极矩与电四极矩相互作用的能量传递,并且可以通过调节Tb3+与Eu3+的掺杂浓度比例来实现绿、黄、橙色的发光,使其有望在白光LED和显示设备中获得应用。 (3)采用高温固相法合成了Li2CaSiO4∶ Eu2+,Y3+荧光粉,研究了其物相结构和发光特性。结果表明Y3+掺杂可显著增强Li2CaSiO4∶ Eu2+荧光粉的发光强度,当Y3+的掺杂浓度为1mol%时,其发光强度最大,是未掺杂Y3+时的1.8倍。分析表明发光增强的原因是基质中Eu2+离子的增加所致。由于Y3+比Eu3+更稳定,当Y3+加入到Li2CaSiO4∶ Eu3+时,Y3+将替代Eu3+来平衡Li空位(VLi)从而起到抑制Eu2+转化为Eu3+的作用。发射光谱表明Li2CaSiO4∶ Eu2+,Y3+的发光强度是商用蓝光荧光粉BAM的2倍。这种新型荧光粉的吸收峰几乎覆盖了整个近紫外—紫外波段,非常适用于近紫外芯片激发的固态照明中。