Eu2+、Ce3+掺杂CaSi2O2N2荧光粉的制备工艺和荧光性能研究

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本论文研究了CaSi2O2N2:Eu2+的制备工艺和Ca1-xEuxSi2O-δN2+2/3δ(δ=0、1)荧光粉的荧光性能,对CaSi2O2N2:Eu2+的红移现象进行了深入探讨;采用HF酸处理对CaSi2O2N2:Eu2+微观形貌和荧光性能进行了改进;合成了CaSi2O2N2:(Eu2+/Ce3+)荧光粉,研究了其荧光性能和Ce3+→Eu2+的能量传递。实验结果和计算分析表明:在1200°C -1500°C下均能合成CaSi2O2N2:Eu2+ (δ=0)荧光材料,保温时间长短(1h-12h)对所形成物相结构影响很小,而对荧光发射强度的影响则很明显,这与高温下Eu2O3的还原速度和固溶进程有关;随着Eu2+掺杂浓度的提高,CaSi2O2N2:Eu2+荧光发射光谱发射了红移现象和浓度猝灭效应,这是Eu2+之间以偶极子相互作用的方式发生了能量传递造成的;在紫外-可见光(380-450nm)激发下,CaSi2O2N2:Eu2+发射出黄绿色光,波长峰值为530-550nm。1400°C保温6h,Eu2+离子掺杂浓度为0.02的荧光材料能够与GaN/InGaN蓝光LED (450nm)配合得到2-pcLED;N/O比提高CaSi2ON8/3(δ=1),荧光材料的激发-发射光谱变宽,这是由于晶格中Eu2+周围的晶体场强度增强造成的;经不同浓度HF酸处理,CaSi2O2N2:Eu2+的微观形貌发生改变,发射光谱均向长波方向移动;发射强度的改变与HF浓度有关,采用4%HF处理可以提高发射强度达一倍。Ca1-x-2yEuxCeyLiySi2O2N2荧光材料被330nm紫外光激发,发射光谱表现为Ce3+和Eu2+两个发射峰,发射波长峰值分别位于~400nm和~550nm;x=0.02时,随着Ce3+掺杂浓度提高,Eu2+发射峰强度增加;y=0.01时,随着Eu2+掺杂浓度x的增加,Ce3+发射峰强度减弱这是Ce3+→Eu2+的能量传递造成的;Ca1-xEuxCe0.01Li0.01Si2O2N2荧光粉在紫外光激发下,发射出白光,颜色坐标为(0.167,0.05)0.349,0.521。在单一晶格中实现白光发射,并且具有热和化学稳定性,是可以用于白光LED的荧光材料。
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