磷酸盐荧光粉发光中心格位占据及能量传递性质的研究

• 作 者: 赵云
• 出 处: 中国地质大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 稀土离子 磷酸盐 光致发光 能量传递 热稳定性 白光LED

稀土掺杂磷酸盐发光材料因具有良好的化学和热稳定性、低廉的成本、温和的合成条件等优势,在照明和显示领域被广泛应用。近年来,白光LED照明得到广泛推广和应用,新型稀土掺杂磷酸盐类发光材料的研究和应用正在兴起。为了满足紫外-近紫外光激发转换白光LED荧光材料的需求,本文选择了两种较新的磷酸盐作为基质材料,使用稀土离子和过渡金属离子作为激活剂,通过高温固相法制备了一系列可被近紫外光激发的荧光粉,系统地研究了所制备荧光粉的晶体结构、稀土离子占位、发光性能以及能量传递机理等。本论文中,我们首先利用高温固相法合成了新颖的磷灰石结构磷酸盐荧光粉(Ca₁₀（PO₄）₆O:Ce³⁺,CPO:Ce),并通过Rietveld结构精修法详细分析了其晶体结构。通过改变Ce³⁺离子掺杂浓度,粉体发光颜色可以从蓝光调整到黄绿光,同时也对相应的发光机理进行了探讨。此外,我们还采用高温固相法制备了Ce³⁺离子分别和Eu₂/Tb³⁺/Mn²⁺离子共掺的Ca₆BaP₄O₁₇（CBPO）等一系列荧光粉。结构精修的结果显示所制备的荧光粉为单斜晶系,空间群为C2/m,主晶格中有两个Ca格位和一个Ba格位。掺杂离子取代的是Ca格位,讨论了CBPO中Ce³⁺和Eu²⁺离子在不同Ca格位的发光性质,在近紫外光激发下分别发射蓝光和黄光。Ce³⁺、Eu²⁺共掺后,通过Ce³⁺→Eu²⁺能量传递来提高Eu²⁺的黄光发光效率。将Tb³⁺离子加入CBPO:Ce³⁺体系中可以得到高效绿光发射。同时也研究了Ce³⁺→Eu²⁺/Tb³⁺之间的能量传递机理。此外,在CBPO:Ce³⁺体系中掺杂Mn²⁺离子后,由于晶格扭曲的缓解加强了Ce³⁺离子的蓝光发射。最后,也探讨了CBPO:Ce³⁺, Eu²⁺/Tb³⁺/Mn²⁺系列样品的热稳定性和相应的热猝灭机理。基于这些实验结果,CBPO:Ce³⁺, Eu²⁺/Tb³⁺/Mn²⁺系列荧光粉作为发光颜色可调的荧光粉在白光LED领域有着很大潜在应用。