基于白磷钙矿的不同稀土离子掺杂Sr9Mg1.5(PO4)7发光性能及其能量传递的研究
考虑到持续增长的能源危机问题和环境问题，迫切需要开发一种高效的光源以减少损耗。被视为第四代照明光源的白光发光二极管由于其环保，低能耗，高效率等优势引起了研究人员的广泛关注。迄今为止，研究较多的是将三价稀土离子和磷酸盐结合的荧光材料，一方面磷酸盐是一种普遍的盐类，大多存在于天然矿石中，制备方法简答，合成温度较低，物理化学性能稳定和具有良好的发光性能，另一方面三价稀土离子被近紫外(n-UV)激发时可表现出覆盖蓝光至红光区域的发光颜色。基于目前三价稀土离子和磷酸盐合成的荧光材料报道中，红光荧光材料仍然存在色纯度较低，合成条件苛刻以及单一基质白光荧光材料种类匮乏等问题。为了解决此问题，亟需开发一种高效红橙色荧光材料和单一基质白光荧光材料。所以本文通过传统的高温固相法制备合成高效红橙色荧光材料Sr9Mg1.5(PO4)7∶Sm3+, R+ (R = Li, Na, K)和单一基质白光荧光材料Sr9Mg1.5(PO4)7∶0.01Tm3+, yDy3+(0.02 ≤ y ≤ 0.20)，同时对系列样品的制备和发光性能以及荧光材料的晶体结构、相纯度、发光特性、荧光寿命、能量传递机理、热稳定性等进行了详细的研究。具体如下： 通过传统的高温固相法，以Sm3+离子为激活剂，R+(R+= Li, Na, K)为电荷补偿剂，首次合成了新型红橙色荧光材料 Sr9Mg1.5(PO4)7∶Sm3+, R+ (R = Li, Na, K)。根据Rietveld结构精细化结果，重新确定基质晶格中Sr2+离子的配位环境。在近紫外（n-UV）激发下，Sr9Mg1.5(PO4)7∶xSm3+(0.02 ≤ x ≤ 0.30)系列样品在598 nm和650 nm处显示出强烈的红橙光发射，归因于Sm3+稀土离子的 4G5/2-6H7/2和 4G5/2-6H9/2能级跃迁。通过计算得到Sr9Mg1.5(PO4)7∶0.2Sm3+样品CIE 色坐标为(0.6066，0.3923)，色纯度高达98.8%。此外，为了进一步提高样品的发射强度和热稳定性，将Li+，Na+和K+电荷补偿剂引入Sr9Mg1.5(PO4)7∶0.2Sm3+样品中，优化后的样品Sr9Mg1.5(PO4)7∶0.2Sm3+, 0.2Na+显示了更强的发射强度，表明该样品在固态照明中具有潜在的用途。 通过传统的高温固相法，以Dy3+离子为激活剂，Tm3+离子为敏化剂，首次合成了新型单一基质白光荧光材料Sr9Mg1.5(PO4)7∶0.01Tm3+, yDy3+(0.02 ≤ y ≤ 0.20)。XRD测试结果表明合成系列样品均为单相。通过调整Tm3+/Dy3+稀土离子掺杂浓度比例，在358 nm 激发下，Sr9Mg1.5(PO4)7∶0.01Tm3+, yDy3+(0 ≤ y ≤ 0.20)系列样品的发光颜色从蓝光区域逐渐移动到白光区域。此外，我们还讨论了Dy3+/Tm3+离子间能量传递现象，通过光谱重叠、发射强度的增强以及衰减时间的减少，证明Dy3+/Tm3+离子间存在能量传递过程，并计算了Dy3+/Tm3+离子间能量传递效率为53.05%。同时。还计算了Sr9Mg1.5(PO4)7∶0.01Tm3+, 0.20Dy3+样品CIE 色坐标为(0.3279，0.3299)非常接近国家照明委员会规定的标准白光CIE色坐标(0.33，0.33)，当温度上升到150℃时发射强度为室温下的95%，出色的发光性能和强大的热稳定性表明了该样品在白光LED中潜在的应用前景。
红色荧光材料;高温固相法;发光性能;能量传递
渤海大学
硕士
凝聚态物理
王闯
2021
中文
TQ422
2023-09-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）