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Eu~（3+）掺杂CaTiO_3荧光粉的制备及其性能的研究

作　者: 付嘉鹏
导　师: 王宏志
学　校: 东华大学
专　业: 物质智能系统工程
关键词: 固相反应 溶胶-凝胶 发光 CaTiO3 近紫外
分类号: TN104.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


白光LED具有耗电量小、寿命长、环保、响应速度快等优点。随着发光效率的提高和生产成本的降低,白光LED预计必将成为继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯后的新一代照明光源。半导体照明将成为21世纪最具发展前景的高新技术领域。随着白光LED制备技术的不断发展以及它的应用领域的不断扩展,白光LED用荧光粉的性能和制备越来越受到人们的重视。尤其是可被蓝光和紫外光激发的红色荧光粉的性能直接影响着白光LED的显色性。本文采用高温固相法、溶胶-凝胶法合成了可被近紫外光蓝光LED用红色荧光材料CaTiO3:Eu3+。实验使用了X射线衍射仪（XRD）,能谱仪（EDS）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、比表面分析仪、紫外-可见光分光光度计（UV-vis）和荧光分光光度计（PL）对所制备的红色荧光粉的结构和性能进行了表征。通过固相法合成了高浓度Eu3+掺杂的荧光粉,荧光测试结果显示此种荧光粉可以有效被400 nm的近紫外光激发,并在618 nm处有属于Eu3+的5D0→7F2跃迁的较强发射。发射强度随着Eu3+的掺杂浓度的提高而不断上升,直到掺杂浓度为28 mol%,发光强度达到最大值。文中讨论了荧光粉的淬灭浓度与淬灭温度。通过优化煅烧温度与掺杂浓度,可以制备出应用于多个领域的优秀红色荧光粉。为了提高荧光粉的发光性能,溶胶-凝胶被用于制备Eu3+掺杂的CaTiO3荧光粉。在发光性能上与固相法制备的样品进行比较,溶胶-凝胶法制备的样品由近紫外光400 nm激发在618 nm处的发光强度有明显提高。同样对淬灭温度与淬灭浓度进行了讨论。淬灭温度为1400℃,淬灭浓度为16 mol%,并对其机理进行了分析。为了进一步讨论如何提高CaTiO3体系荧光粉的发光性能,对以CaTiO3为基体的荧光粉进行了Y3+与Eu3+共掺杂的实验。试验中,以5 mol%浓度的CaTiO3:Eu3+荧光粉作为参照。在发光性能上与固相法制备的样品进行比较,这种共掺杂的荧光粉的发光强度同样明显得到提高。同时观察到一种不同的形貌结构。文章讨论了该荧光粉的淬灭温度与淬灭浓度。最佳Y3+掺杂浓度为5 mol%,最佳煅烧温度为1500℃。并对其机理进行了分析。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章 绪论  13-31
  1.1 发光二极管研究的历史和发展现状  13-15
    1.1.1 发光二极管的历史回顾  13-14
    1.1.2 白光LED的发展现状及趋势  14-15
  1.2 LED的发光机理及实现方法  15-17
    1.2.1 LED发光机理  15-16
    1.2.2 白光LED的实现方法  16-17
  1.3 荧光粉的发光机理  17-22
    1.3.1 发光和发光材料  17-18
    1.3.2 能带理论  18-20
    1.3.3 发光的主要特征  20-22
  1.4 Eu~(3+)离子的发光机理  22-23
  1.5 荧光材料的发展现状  23-27
    1.5.1 红色荧光材料的发展现状  23
    1.5.2 近紫外光激发的荧光粉材料的研究进展  23-24
    1.5.3 碱土钛酸盐荧光材料的研究进展  24
    1.5.4 荧光粉的制备方法  24-27
  1.6 白光LED存在的问题  27-29
  1.7 研究目的、内容与创新点  29-31
    1.7.1 研究的目的与意义  29
    1.7.2 研究内容  29-30
    1.7.3 创新点  30-31
第二章 固相法制备CaTiO_3:Eu~(3+)荧光粉及其荧光性能  31-45
  2.1 引言  31-33
  2.2 实验方法  33-35
    2.2.1 实验试剂  33
    2.2.2 合成方法  33
    2.2.3 表征方法  33-35
  2.3 结果与讨论  35-44
    2.3.1 样品的X射线衍射分析  35-36
    2.3.2 样品的形貌分析  36-37
    2.3.3 样品的紫外-可见光吸收光谱分析  37-38
    2.3.4 CaTiO_3:Eu3~(+)的激发光谱和发射光谱  38-40
    2.3.5 影响CaTiO_3:Eu~(3+)发光性能的因素  40-44
  2.4 本章小结  44-45
第三章 溶胶-凝胶法制备CaTiO_3:Eu~(3+)荧光粉及其荧光性能  45-58
  3.1 引言  45-47
  3.2 实验方法  47-48
    3.2.1 实验试剂  47
    3.2.2 合成方法  47
    3.2.3 表征方法  47-48
  3.3 结果与讨论  48-57
    3.3.1 样品的X射线衍射分析  48-49
    3.3.2 样品的形貌分析  49-51
    3.3.3 样品的紫外-可见光吸收光谱分析  51
    3.3.4 溶胶凝-胶法CaTiO_3:Eu~(3+)的激发光谱和发射光谱  51-53
    3.3.5 影响溶胶凝-胶法制备的CaTiO_3:Eu~(3+)荧光粉发光性能的因素  53-57
  3.4 两种方法制备的荧光粉的比较  57
  3.5 本章小结  57-58
第四章 固相法制备CaTiO_3:Eu~(3+),Y~(3+)荧光粉及其荧光性能  58-70
  4.1 引言  58-59
  4.2 实验方法  59-60
    4.2.1 实验试剂  59
    4.2.2 合成方法  59
    4.2.3 表征方法  59-60
  4.3 结果与讨论  60-68
    4.3.1 样品的X射线衍射分析  60-61
    4.3.2 样品的形貌分析  61-62
    4.3.3 样品的紫外-可见光吸收光谱分析  62-63
    4.3.4 CaTiO_3:Eu~(3+),Y~(3+)的激发光谱和发射光谱  63-65
    4.3.5 影响CaTiO_3:Eu~(3+),Y~(3+)荧光粉发光性能的因素  65-68
  4.4 两种方法制备的荧光粉的比较  68
  4.5 本章小结  68-70
第五章 全文总结  70-71
参考文献  71-79
硕士期间所撰写的论文及申请的专利  79-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 真空电子技术 > 一般性问题 > 电真空器件材料 > 显示材料
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