多功能稀土掺杂Ba2SrWO6基质荧光材料的制备与发光性能的研究

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白光发光二极管(LED)由于高效、节能、寿命长、环保等诸多优点近年来引起了人们的广泛关注,目前,实现照明商用白光LED制作方法有三种,第一种是用红、绿、蓝三色LED合成白光,但此种方案生产成本较高,电路复杂;第二种是最常用的蓝光LED和YAG黄色荧光粉合成白光,此种方法制作简单,效率最高;第三种是紫外LED激发红、绿、蓝荧光粉合成白光,但与蓝光、绿光荧光粉相比,紫外或近紫外激发红色荧光粉仍然较为短缺。  此外,稀土掺杂上转换材料可在红外与近红外光激发下发射可见光,目前应用于上转换激光器、三维立体显示、生物荧光标记、探测、防伪等方面,具有潜在的市场前景,值得我们进一步探索。基于以上问题,本论文的目的旨在:①制备紫外或蓝光有效激发的黄色荧光粉,②制备能够被紫外光有效激发的红色荧光粉,③制备Yb3+/Er3+共掺上转换发光荧光粉。  本论文采用具有简单有序的结构和重要物理特性的双钙钛矿结构的钨酸盐,通过高温固相法制备了几种白光LED用荧光粉和上转换发光荧光粉。其内容如下:  (1)采用高温固相法在CO还原气氛下合成了Ba2SrWO6黄色荧光粉,对其进行了XRD图谱、能谱图(EDS)等图谱分析。通过XRD图谱中与标准卡片的对比,证明了所合成的样品是纯相。所制备样品在330-480 nm具有较强的宽带激发光谱,发射光谱为峰值在602 nm处的黄色宽带,色坐标为(0.550,0.442)。根据测得的能谱图(EDS),初步认为该发光现象可能归结为碳缺陷中心,该样品可以被紫外-蓝光有效激发,发出较强的黄光,可以配合蓝光芯片封装制作白光LED。  (2)采用高温固相法合成了Ba2SrWO6:Eu3+红色荧光粉。其中Eu3+最佳掺杂浓度是15 mol%, Eu3+离子之间能量迁移方式是电偶极-电偶极相互作用。Ba2-0.15SrWO6:0.15 Eu3+能被312nm的紫外光高效激发,发出很高强度的红光,具有优于商用红色荧光粉Y2O2S:Eu3+的色纯度。并讨论了Ba2-0.15SrWO6:0.15 Eu3+样品的J-O参数。  (3)采用高温固相法合成了Ba2SrWO6:Sm3+红色荧光粉。其中Sm3+最佳掺杂浓度是2.5 mol%, Sm3+离子的4G5/2→6H7/2跃迁所对应的猝灭机理是电子能量交换相互作用。Ba2-0.025SrWO6:0.025 Sm3+能被316 nm的紫外光高效激发,发出很高强度的红光,发射峰位置位于615 nm,该样品可以与其他蓝光、绿光荧光粉配合应用于白光LED的制作。  (4)采用高温固相法制备了Yb3+/Er3+共掺Ba2SrWO6粉体上转换发光荧光粉。通过光谱分析测定,确定了Ba2-0.10-0.05SrWO6:0.10 Yb3+,0.05Er3+上转换发光强度最强。通过上转换发光强度与激发光功率之间的双对数曲线图,直线拟合得到绿光和红光发射都是符合双光子过程的。
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