Si-Al-O-N发光材料的合成及光致发光性能研究
近年来，白光LED作为新一代节能光源，引起了人们的广泛重视，能被紫外-可见光良好激发的LED荧光粉成为研究的热点。稀土掺杂的Si-Al-O-N系发光材料，因其良好的热稳定性，化学稳定性以及新颖的发光特性成为具潜在价值的发光材料之一。本文分别通过高温固相法和溶胶-凝胶法合成了SiAlON：RE发光材料以及Mullite：RE发光材料，讨论了激活剂类型及含量，敏化剂，溶胶-凝胶法中成胶条件，煅烧温度等因素对发光性能的影响，利用X射线衍射（XRD）分析相组成和结构，荧光分光仪（PL）检测发光性能，TG-DTA分析不同温度下的反应过程，红外光谱（IR）分析前驱体的分子结构。实验结果表明：
⑴以Si粉，AlN粉，SiO2粉和稀土氧化物为原料通过高温固相法可合成β-SiAlON发光材料。单掺杂Eu，Ce，Sm的β-SiAlON样品在紫外激发下分别呈现较强的蓝色，较弱的浅蓝色和弱的暗红色；共掺杂（Eu，Tb）的β-SiAlON样品在紫外激发下可有蓝色发光或绿色发光；共掺杂（Eu，Mn）的β-SiAlON样品在紫外激发下有黄绿色发光。
⑵β-SiAlON：Eu2+发光材料激发光谱为中心位于285nm和325nm的两条宽带，发射光谱位于～485nm，半峰宽为75nm，来自于En2+的5d-4f跃迁，激活剂临界浓度为8%。经1650℃煅烧的β-SiAlON：Eu2+，Tb3+样品受共掺杂Tb3+的影响，Eu2+的激发光谱劈裂为3个峰，晶体场劈裂程度为～17000cm-1，Eu2+的激发光谱和发射光谱分别红移至470nm和540nm。机理分析表明Eu2+可能占据β-SiAlON晶体中[001]方向管状通道中的空位。
⑶采用溶胶凝胶法合成了β-SiAlON：Eu发光材料，以柠檬酸为络合剂制备的SiAlON前驱体经1450～1600℃煅烧后在紫外激发下有黄绿色或蓝色发光，提高煅烧温度有利于发光强度的提高，但过多的碳含量不利于最终样品发光。
⑷采用高温固相法在还原气氛下合成了不同离子掺杂的莫来石发光材料，其中单掺杂Eu、Ce、Tb的莫来石样品在紫外激发下分别呈深蓝色、浅蓝色和白色发光；Eu，Tb共掺杂和Eu，Mn共掺杂的莫来石样品在紫外激发下分别呈现明亮绿色发光和较弱的红色发光。
⑸当Eu2+和Tb3+共存于3/2-Mullite基质中时，Eu2+对Tb3+具有强的敏化作用，Eu2+通过偶极子.偶极子相互作用将能量传递给Tb3+，使得Tb3+的特征发射显著增强，其临界传递距离R0为0.9nm，其最佳配比为3Al2O3-2SiO2：0.05Eu，0.05Tb。
荧光材料;光致发光;材料合成;溶胶凝胶法
北京化工大学
硕士
材料学
李友芬
2009
中文
TB342;O648
75
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）