Mn4+和Cr3+激活鋁酸鹽紅色發(fā)光材料的合成及其發(fā)光性能研究.pdf

1、本論文采用高溫固相法制備出能夠被近紫外光或藍(lán)光LED芯片激發(fā)的Mn4+和Cr3+激活的鋁酸鹽紅色發(fā)光材料，研究了發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理，并通過添加電荷補(bǔ)償劑和助熔劑來改善材料的發(fā)光性能。
　　首先采用高溫固相法在1350℃保溫4小時(shí)的條件下合成了BAM∶Mn4+/2+發(fā)光材料。BAM同時(shí)包含AlO4和AlO6結(jié)構(gòu)，Mn2+占據(jù)AlO4四面體配位的位置，發(fā)射強(qiáng)綠光，而Mn4+則占據(jù)AlO6八面體配位的位置，發(fā)射深紅色光。即使在空氣氣氛下

2、合成Mn2+也很難轉(zhuǎn)化成Mn4+。因此如何將BAM∶Mn4+/2+發(fā)光材料轉(zhuǎn)化成紅色發(fā)光材料很有研究意義。通過發(fā)光性能測(cè)試研究了Mn4+濃度，Na+、Li+、K+以及Mg2+等摻雜離子對(duì)材料發(fā)光性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Mn4+的最佳摻雜濃度為0.2 mol.％;電荷補(bǔ)償劑Na+、Li+和Mg2+能夠有效提高BAM∶Mn4+的發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整Mn在鋁酸鹽基質(zhì)中的價(jià)態(tài)對(duì)合成高效的紅色發(fā)光材料有積極作用，本文通過探討Mn4+的電荷遷移帶來研究

3、Mn的價(jià)態(tài)穩(wěn)定性以及調(diào)節(jié)方法，同時(shí)討論了可能的電荷補(bǔ)償機(jī)制。
　　其次，采用高溫固相法在1500℃保溫4小時(shí)的條件下合成了CaAl12O19∶Mn4+紅色發(fā)光材料，通過發(fā)光性能測(cè)試研究了Mn4+濃度，Na+、Li+、K+以及Mg2+等摻雜離子對(duì)材料發(fā)光性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在紫外和藍(lán)色波段均可有效激發(fā)CaAl12O19∶Mn4+，其發(fā)射主峰位于652nm的深紅色光波段，其兩側(cè)的肩峰(640nm，666 nm)可歸屬為聲子副帶發(fā)射。

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Mn4+的最佳摻雜濃度為0.05mol.％;共摻的Na+、Li+、Mg2+、K+可以有效的提高發(fā)光強(qiáng)度，其中Na+和Li+的摻雜濃度均為5 mol.％時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度可被提高2倍以上。因此，CaAl12O19∶Mn4+是一種潛在的可用于提高LED顯色性的紅色發(fā)光材料。
　　最后，通過高溫固相法制備BAM單相，研究了Cr3+在BAM中的發(fā)光機(jī)理和Cr3+濃度與發(fā)光強(qiáng)度之間的關(guān)系并研究了助熔劑濃度對(duì)發(fā)射光譜的影響。在藍(lán)光激發(fā)

5、下，Cr3+的最佳摻雜濃度為0.3 mol.％。添加助熔劑H3BO3和AlF3都可以有效提高BAM∶Cr+的發(fā)光強(qiáng)度。添加適量的助熔劑H3BO3和AlF3均可以使BAM發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度提高到未添加助熔劑的3倍以上;但是，過量的H3BO3和AlF3會(huì)導(dǎo)致BAM∶Cr3+發(fā)光材料的發(fā)光性能下降。這是由于添加適量的助熔劑有利于激活劑Cr3+在BAM基質(zhì)中均勻擴(kuò)散，并有利于BAM∶Cr3+的結(jié)晶完整，但當(dāng)助熔劑的用量超過一定范圍時(shí)，過量的助熔