幾種硅鉍石結(jié)構(gòu)磷酸鹽熒光粉的制備、及其性能調(diào)控.pdf

1、本文采用高溫固相法，以硅鉍石結(jié)構(gòu)磷酸鹽為基質(zhì)，合成了Ba3Tb(PO4)3:Sm3+/Eu3+/Mn2+, Ba3-yCe(1?x)(PO4)3:(x+y)Eu2+和(Ba/Sr/Ca)3Ce(PO4)3:0.1Eu2+系列熒光粉，研究了材料的晶格結(jié)構(gòu)、XRD圖譜、發(fā)光特性，能量傳遞、色坐標、溫度光譜等性能，分別利用能量傳遞、替代基質(zhì)內(nèi)不同的陽離子和調(diào)整基質(zhì)內(nèi)陽離子的種類和比例這三種方式來調(diào)控熒光粉的發(fā)光性能。
　　本研究主要內(nèi)容

2、包括：⑴利用高溫固相法，合成了一系列發(fā)光顏色可調(diào)的Sm3+, Eu3+, Mn2+摻雜的Ba3Tb(PO4)3熒光粉，研究了其X射線衍射圖譜、發(fā)射光譜，熒光壽命衰減曲線等。熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)是立方晶系，空間群是?43d。在Tb3+的最佳激發(fā)377 nm激發(fā)下， Ba3Tb(PO4)3:Sm3+不僅表現(xiàn)出 Tb3+的5D4–7F6–3綠色發(fā)射峰，還表現(xiàn)出 Sm3+的4G5/2–6H5/2–9/2的橘色發(fā)射峰，Ba3Tb(PO4)3:Eu3+

3、的發(fā)射譜包含了Tb3+和Eu3+(5D0–7F1–4)的特征發(fā)射，Ba3Tb(PO4)3:Mn2+表現(xiàn)出了Tb3+和Mn2+(4T1–6A1)的特征發(fā)射。除此之外，來自Sm3+, Eu3+, Mn2+的紅色或橘紅色發(fā)射強度可以通過調(diào)整Sm3+, Eu3+, Mn2+的濃度來實現(xiàn)。Sm3+, Eu3+, Mn2+發(fā)射強度的增強使由于從Tb3+分別到Sm3+, Eu3+, Mn2+存在能量傳遞。Tb3+到Sm3+, Eu3+, Mn2+之間

4、的能量傳遞在文章中通過發(fā)射光譜和熒光壽命衰減基質(zhì)證明了。經(jīng)過計算，Tb3+到Sm3+, Eu3+, Mn2+之間的能量傳遞機制都屬于電偶極-偶極相互作用。Ba3Tb(PO4)3:Sm3+， Ba3Tb(PO4)3:Eu3+和Ba3Tb(PO4)3:Mn2+的最佳量子效率分別是41.6％，70.3%和49.8%。這些系列熒光粉的性能預示著其有成為近紫外芯片激發(fā)的白光LED的紅色熒光粉成分的潛力。⑵通過高溫固相法合成類一系列Eu2+摻雜的B

5、a3Ce(PO4)3熒光粉，實驗探究了當稀土元素替代同一個基質(zhì)中不同的陽離子是怎樣影響熒光粉發(fā)光性能的變化的。實驗用 Eu2+分別替代基質(zhì)中的Ba2+離子和 Ce3+離子，并且把熒光粉分別命名為Ba3Ce(1?x)(PO4)3:xEu2+和 Ba(3?y)Ce(PO4)3:yEu2+。實驗測試和比較了熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)，XRD圖譜，精修數(shù)據(jù)，發(fā)射光譜，發(fā)光特性數(shù)據(jù)，探究了替代不同的陽離子這些性能的不同。為解釋 Ba3Ce(1?x)(PO4

6、)3:xEu2+的所有發(fā)射峰，最高峰和擬合峰，的峰位都比Ba(3?y)Ce(PO4)3:yEu2+的要靠近短波，論文中建立了一個關(guān)于配位環(huán)境的模型。由于硅鉍石結(jié)構(gòu)的亂序影響了晶體結(jié)晶度，而且，硅鉍石結(jié)構(gòu)材料對局部配位環(huán)境很敏感，這個機理可能對于所有的硅鉍石結(jié)構(gòu)材料都適用，這也可能對光學特性和其他相關(guān)特性的調(diào)整有幫助。可以觀察到，同一個稀土元素替代基質(zhì)中不同的陽離子會出先紅移，半峰寬加寬，熱淬滅特性變化的現(xiàn)象。⑶通過調(diào)控基質(zhì)組分的方式，有

7、效地調(diào)控了調(diào)整熒光粉發(fā)光材料的顏色。本實驗通過高溫固相法合成了(Ba/Sr)2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+,(Ba/Ca)2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+,(Sr/Ca)2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+系列熒光粉,分析研究了其 XRD圖譜、發(fā)光特性及色坐標的變化。在同樣的合成溫度下，Ba2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+晶體的合晶程度最好，其次Sr2.9Ce(PO4)3:0.1Eu2+，再次是 Ca2.9Ce(P

8、O4)3:0.1Eu2+。在400 nm激發(fā)下， Ba2.9-xSrxCe(PO4)3:0.1Eu2+的發(fā)射光譜峰值隨著x的增加從515 nm紅移到540 nm，色坐標從(0.312,0.607)變到(0.376,0.580)；Ba2.9-yCayCe(PO4)3:0.1Eu2+的發(fā)射光譜峰值隨著y值得增加從515 nm紅移到553 nm，色坐標從從(0.312,0.607)變到(0.427,0.535)，Sr2.9-zCazCe(PO