新型照明顯示器件用氧氮化物熒光粉的性能研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，作為人們生活基本需求之一的照明顯示技術(shù)也表現(xiàn)出日新月異的變化。特別是在近些年，新一代的照明顯示技術(shù)，如LED（發(fā)光二級(jí)管）和PDP（等離子平板顯示技術(shù)）等，取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，LED和PDP技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn):能量轉(zhuǎn)換效率高，對(duì)環(huán)境友好無(wú)（低）污染，圖像質(zhì)量高，性能穩(wěn)定，可在全數(shù)字模式下工作等等，因此已經(jīng)逐漸得到學(xué)界以及市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可，是具有廣闊發(fā)展前景的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
　　 在照明及顯示器

2、件中，熒光材料是非常重要的組成部分，因?yàn)樗袚?dān)了將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)化成所需要色彩的作用，因此，熒光材料的品質(zhì)直接決定了觀察者的最終感受。正因?yàn)闊晒獠牧暇哂腥绱酥匾牡匚?，伴隨近年來(lái)照明顯示技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)于熒光材料的研究也越來(lái)越受到重視。傳統(tǒng)的熒光材料主要是氧化物、硫化物、含氧酸鹽等，這些材料合成方法較為簡(jiǎn)單，并且由于已經(jīng)經(jīng)過長(zhǎng)期的研究，在技術(shù)方面已經(jīng)較為成熟。但是由于新一代光源（LED，等離子體等）的普及，這些傳統(tǒng)材料在性能上已經(jīng)逐漸

3、難以滿足需要。
　　 作為一種優(yōu)秀的熒光材料，它需要具有以下基本性質(zhì):光轉(zhuǎn)化效率高、合適的激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)、化學(xué)及熱穩(wěn)定性好等，如果要應(yīng)用于顯示領(lǐng)域，熒光材料還需要具有快速的響應(yīng)時(shí)間。正是由于在這些方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ醯餆晒獠牧显诮┠曛饾u興起并取得了快速的發(fā)展。為了對(duì)氧氮化物熒光粉進(jìn)行探索研究，本工作主要對(duì)硅基氧氮化物熒光材料——稀土離子激活的CaSi2O2N2的合成條件、發(fā)光性能、材料優(yōu)化、能級(jí)分布等進(jìn)行了研究和探討

4、，同時(shí)還研究了Si-N摻雜對(duì)于鋁酸鹽熒光粉熒光性能的影響。通過這些研究，希望能夠在氧氮化物熒光粉性能的預(yù)估、優(yōu)化以及Si-N鍵對(duì)熒光粉性能的作用機(jī)理上探索理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為今后熒光材料的研究開發(fā)提供一定的參考。
　　 論文的第一章簡(jiǎn)單闡述了照明及顯示技術(shù)的發(fā)展歷程，并且通過介紹相關(guān)文獻(xiàn)和技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)熒光粉材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、發(fā)光原理和性能、優(yōu)點(diǎn)以及不足進(jìn)行了說明，然后介紹了新型照明及顯示技術(shù)的現(xiàn)狀和需求，并在此基礎(chǔ)上提出了本文的工作

5、思路。
　　 在第二章中，介紹了本工作的實(shí)驗(yàn)部分，主要包括:起始原料、材料合成設(shè)備、合成工藝流程、材料性能表征技術(shù)等。
　　 論文的第三章包括兩個(gè)部分:第一，闡述了Eu2+摻雜的CaSi20ZN2熒光材料的合成條件、晶體結(jié)構(gòu)、從真空紫外波段到可見光區(qū)域的熒光性能等。通過研究表明:在真空紫外光譜中，材料的激發(fā)對(duì)應(yīng)于基質(zhì)的晶格吸收，然后會(huì)發(fā)生從晶格到發(fā)光中心Eu2十的能量轉(zhuǎn)移并最終發(fā)射出來(lái);在紫外或藍(lán)光激發(fā)下，則在Eu2+離

6、子自身發(fā)生從4f能級(jí)到5d能級(jí)的電子躍遷。由于發(fā)光來(lái)源于Eu2+離子中電子從Sd能級(jí)向4f能級(jí)的躍遷，因此在任何波段的光源激發(fā)下，材料的發(fā)射光譜都是區(qū)間在綠光一黃光波段的寬帶譜。第二，探討了離子共摻對(duì)于CaSi2O2N2:Eu2+發(fā)光性能的影響以及產(chǎn)生影響的機(jī)理，內(nèi)容包括共摻雜的元素選擇、摻雜離子的配比含量、基質(zhì)材料的氧氮比例調(diào)整、不同發(fā)光中心之間的能量傳遞、摻雜前后離子的價(jià)態(tài)變化等等。研究結(jié)果表明:1．在熒光材料中，穩(wěn)定Eu離子的價(jià)態(tài)

7、對(duì)材料的熒光性能有明顯優(yōu)化作用。當(dāng)加入適當(dāng)?shù)墓矒诫x子時(shí)，共摻離子能夠影響材料中缺陷的存在狀態(tài)，并與Eu2+形成更加穩(wěn)定的缺陷組合，有效地穩(wěn)定材料中的Eu2+離子，從而提高有效的發(fā)光中心濃度，大幅減少Eu2+和Eu3+離子之間的非輻射能量傳遞，進(jìn)而優(yōu)化熒光粉的熒光性能。本工作不僅在實(shí)驗(yàn)上觀察到了這種價(jià)態(tài)穩(wěn)定現(xiàn)象，并且從理論計(jì)算的角度也證明了這種穩(wěn)定機(jī)理的存在。2．通過改變基質(zhì)材料氧氮比例的方法，能夠影響材料的色坐標(biāo)、發(fā)光強(qiáng)度等熒光性能。<

8、br>　　 第四章對(duì)不同鑭系離子在材料中的發(fā)光行為進(jìn)行了表征和分析。對(duì)于在發(fā)光過程中鑭系離子的電子躍遷方式進(jìn)行了分析和歸類，研究了不同鑭系離子之間的能量傳遞現(xiàn)象。最終，根據(jù)對(duì)這些離子發(fā)光行為的系統(tǒng)分析，得到了鑭系離子在CaSi202N2基質(zhì)中的部分能級(jí)分布情況，并據(jù)此對(duì)材料中鑭系離子的發(fā)光行為給出了一定程度的解釋。
　　 在第五章中，通過在CaA12O4基質(zhì)中摻雜Si-N鍵來(lái)部分取代A1-O鍵的方法，提高了熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度和余