【正文】 檢 查 主 要 內(nèi) 開(kāi) 題 階 段 從選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)要求的關(guān)系、題目難 度、工作量、創(chuàng)新性、理論性、實(shí)用性簡(jiǎn)述選題質(zhì)量。 第 58 周 查閱有關(guān)白光 LED 發(fā)光材料方面的資料，對(duì)相關(guān)東西做全面了解 第 9 周 在導(dǎo)師的指導(dǎo)下撰寫(xiě)中期報(bào)告。/min,步長(zhǎng)為 176。該法得到的熒光粉性能穩(wěn)定，亮度高，表面缺陷少，有利于工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)。 主要參 考文獻(xiàn) 1 張瑞西 ,王濤 ,井艷軍 ,等 .Eu3+激活的紅色熒光粉的研究進(jìn)展 [J]. 材料導(dǎo)報(bào) ,20xx,S2:35. 2 徐敘珞 ,蘇勉曾 .發(fā)光學(xué)與發(fā)光材料 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,20xx:108110. 3 Keith H Butler. Fluorescent Lamp Phosphors Technology and Theory [M]. Pennsylvania,USA:The Pennsylvania state University :4462. 進(jìn)度安排 論文（設(shè)計(jì)）各階段名稱 日期 搜集整理有關(guān)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 第一周～第三周 分析歸納資料，完成論文提綱 第四周～第十周 完成論文正文，謝辭，參考文獻(xiàn)等 第十一周～第十二周 對(duì)論文進(jìn)行修改并定稿、答辯 第十三周～第十六周 裝 訂 線 河北大學(xué)工商學(xué)院 20xx屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 4 注：本表一式兩份，在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）正式開(kāi)始前一周下達(dá)，學(xué)生、學(xué)部各存檔一份。河北大學(xué)工商學(xué)院 20xx屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 1 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目 ： 白光 LED 用發(fā)光材 料 KNaCa2(PO4)2: Eu3+ 的制備和性能研究 學(xué) 部 信息科學(xué)與工程學(xué)部 學(xué)科門(mén)類 理 學(xué) 專 業(yè) 光信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 號(hào) 20xx478046 姓 名 耿寧 指導(dǎo)教師 楊志平 裝 訂 線 河北大學(xué)工商學(xué)院 河北大學(xué)工商學(xué)院 20xx屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 2 20xx 年 5 月 30 日 河北大學(xué)工商學(xué)院本科 生 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題申請(qǐng)表 學(xué)部：信息科學(xué)與工程學(xué)部 時(shí)間： 20xx 年 11 月 16 日 課 題 情 況 課題名稱 白光 LED 用發(fā)光材料 KNaCa2(PO4)2: Eu3+的制備和性能究 申請(qǐng)人姓名 耿寧 光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 20xx 級(jí) 指導(dǎo)教師 姓名 楊志平 教授 聯(lián)系方式 15176221875/15930177217 課題來(lái)源 √ 課題類別 √ 主 要 研 究 內(nèi) 容 主要研究了摻鈾濃度不同時(shí)， KNaCa2(PO4)2: Eu3+系列樣品在各波段的發(fā)光性質(zhì)，當(dāng)改變鈣含量 x 和改變鈾濃度時(shí)，通過(guò)對(duì)比得到發(fā)光性能最好的是摻 Eu3+濃度為 8%時(shí) 的 (PO4)2: Eu3+。 指導(dǎo)教師簽字 : 年 月 日 河北 大學(xué)工商學(xué)院 本科 生 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告 （學(xué)生用表） 論文（設(shè)計(jì)）題目 白光 LED 用發(fā)光材料 KNaCa2(PO4)2: Eu3+的制備和性能究 學(xué)部 信息科學(xué)與工程學(xué) 部 專業(yè) 光信息科學(xué)與技 術(shù) 學(xué)科 理科 學(xué)生 耿寧 指導(dǎo)教師 楊志平 職稱 教授 裝 訂 線 河北大學(xué)工商學(xué)院 20xx屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 5 一 課題來(lái)源 本課題是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，依據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)條件和自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)制定出來(lái)的，是建立在大量的文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上的。 三 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及手段 本實(shí)驗(yàn)選擇的實(shí)驗(yàn)材料為 NaCO3(.) ， K2CO3(.) ， CaCO3(.) ， 高純Eu2O3(%.)， Li2CO3(.)， NH4H2PO4(.)。,掃描范圍為 10～ 50176。 第 1011 周 整理收集的各種文獻(xiàn)，選擇對(duì)論文有用的資料，形成論文的大體框架，為撰寫(xiě)論文做好準(zhǔn)備。 白光 LED 發(fā)光材料 具有重要應(yīng)用，是光信息科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的前沿。 20 18︱ 20 14 ︱ 18 12︱ 14 12分以下 任務(wù)量 完成了 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）有關(guān)各項(xiàng)任務(wù)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。 10 9 ︱ 10 7 ︱ 9 6 ︱ 7 6 分以下 文獻(xiàn)檢索、 閱讀 文獻(xiàn)查閱、翻譯、閱讀能力強(qiáng)，歸納總結(jié)本領(lǐng)域有關(guān)科學(xué)成果，有完整的文獻(xiàn)綜述報(bào)告（不少于 1000 字）。 30 27︱ 30 21 ︱ 27 18︱ 21 18分以下 學(xué)術(shù)水平 論文（設(shè)計(jì)）有獨(dú)到的見(jiàn)解，富有新意，或?qū)δ承﹩?wèn)題有較深刻的分析，有較高的學(xué)術(shù)水平或較大的實(shí)用價(jià)值。 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 成績(jī)（四級(jí)記分制）： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 裝 訂 線 河北大學(xué)工商學(xué)院 20xx屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 12 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ) 成績(jī)（四級(jí)記分制）： 評(píng)閱教師（簽名）： 年 月 日 論文答辯小組意見(jiàn) 成績(jī)（四級(jí)記分制）： 組長(zhǎng)（簽名）： 年 月 日 院答辯委員會(huì)審核意見(jiàn) 總評(píng)成績(jī)（四級(jí)記分制）： 主任（簽名）： 年 月 日 白光 LED 用發(fā)光材料 KNaCa2(PO4)2:Eu3+的制備和性能研究 摘 要 本文首先簡(jiǎn)述了白光 LED 的產(chǎn)生背景 與當(dāng)今的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，并隨后引出本文所要研究的重點(diǎn)方向，配制一種具有潛在商用價(jià)值的紅色熒光粉。 hightemperature solid state method。 然而，這種結(jié)合存在不足之處 ： 該體系的白光發(fā)射由藍(lán)光和黃光復(fù)合而成，由于缺乏紅光而導(dǎo)致顯色性較差 。最早的白光 LED 樣品是 1996 年 Nichia 公司運(yùn)用 GaNLED 發(fā)出的藍(lán)光激勵(lì)黃色熒光粉，通過(guò)光的復(fù)合得到的；第二類將多種光轉(zhuǎn)換材料涂在以 GaN 基紫外 LED 芯片上，如圖 11(b)所示，用 LED 發(fā)出的紫外光激發(fā)熒光材料，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種光，從而復(fù)合得到白光發(fā)射，這樣獲得的白光的顯色性好。但這種方法供電系統(tǒng)復(fù)雜，安裝結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，顏色空間頒布不均勻，成本較高。但是由于價(jià)格方面的原因，白光 LED 僅僅應(yīng)用于一些特殊照明領(lǐng)域，離一般的照明還有一段距離。在軍事上還可作為野戰(zhàn)、潛水、航天航空所需的特種固體光源。 白光 LED 作為第四代照明光 源，在各國(guó)政府和企業(yè)的大力支持下，已經(jīng)取得了很好的成績(jī)，隨著器件結(jié)構(gòu)的進(jìn)步、熒光粉轉(zhuǎn)換效率的提高，使得 LED 照明光源引起了照明領(lǐng)域的廣泛的關(guān)注，功率型 LED 白光技術(shù)將更能適應(yīng)普通照明的需要，只要 LED 產(chǎn)業(yè)能持續(xù)這一開(kāi)發(fā)方向，則 LED 固體照明在未來(lái) 5 至 10 年內(nèi)將會(huì)取得重大的市場(chǎng)突破。 具體到稀土離子因躍遷回基態(tài)而發(fā)光有倆種結(jié)果，一是躍遷時(shí)以光輻射現(xiàn)象釋放能量，二是以放熱方式回到基態(tài)，此為非光輻射方式。 Eu3+的 5D0→ 7F2躍遷的發(fā)射波長(zhǎng)在 620 nm 左右，屬于電偶極躍遷。但因?yàn)樵诟邷貢r(shí)有氣氛的反應(yīng)，對(duì)設(shè)備要求較高。 從熒光力學(xué)原理來(lái)講，當(dāng)激活離子濃度很高時(shí)，有可能兩個(gè)或更多激活離子共處與同一個(gè)晶胞中，使該晶胞內(nèi)的對(duì)稱性有所增加，不對(duì)稱晶體場(chǎng)力有所減少。 樣品的測(cè)定 采用 TD3500 型衍射儀 (輻射源為 Cu 靶 Kα1線，電壓 30 kV，電流 20 mA， λ= nm，掃描速度為 8176。KNaCa2(PO4)2晶體屬于六角晶系 ， 晶格常數(shù) a=b= nm， c= nm。主激發(fā)峰位于 394 nm，匹配于 InGaN管芯，具有一定應(yīng)用價(jià)值。它表示粒子在激發(fā)態(tài)存在的平均時(shí)間 ，熒光壽命是反應(yīng)物質(zhì)光物理或光化學(xué) 過(guò)程特性的重要參數(shù)，它的測(cè)量是一種重要的光譜技術(shù) [16]。這樣就可以說(shuō)在 KNaCa2(PO4)2: Eu3+中，使發(fā)光中心 Eu3+產(chǎn)生濃度淬滅的能量傳遞方式是電偶極 電偶極的方式進(jìn)行交互作用。 5 結(jié)論 本文采用了高溫固相法制備了 KNaCa2(PO4)2: Eu3+熒光粉，得到 了樣品的 相關(guān)圖形和數(shù)據(jù)。感謝我的導(dǎo)師楊志平教授在選題等方面給予的建議和幫助。在 9 mol%濃度附近觀察 Eu3+得到最大的發(fā)光強(qiáng)度。然而， Y2O2S:Eu3+ 紅色熒光粉的 效率 大概不到 藍(lán)色和綠色熒光粉 的八分之一， 從而限制了 基于 WLED 芯片的 NUV 的能源效率的提高。 河北大學(xué)工商學(xué)院 20xx屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 38 2 實(shí) 驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)所需要的 Ca10Na(PO4)7:Eu3+熒光粉 通過(guò)高溫固相法制得。所有的測(cè)量均在室溫下進(jìn)行。激發(fā)和發(fā)射光譜使用日立公司的 F7000 熒光光譜儀進(jìn)行測(cè)定并配備 450 W 氙氣燈 (工作電壓 400 V，掃描速度 240176。 樣品的發(fā)光光譜表明在紫外區(qū)存在廣而深的電荷轉(zhuǎn)移 帶 (CT)。為了改 WLED 的 特性 ，另一種 已提議的 方法 是將 三基色熒光粉 與 紫外 /近紫外芯片相結(jié)合， 它 具有多種優(yōu)勢(shì)，如色坐標(biāo) 與色溫的 靈活性， 能 簡(jiǎn)化制造過(guò)程，以及高 Ra 值 [56] 。并對(duì)其結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光特性進(jìn)行了仔細(xì)研究。 隨著工藝和技術(shù)的不斷發(fā)展， LED 必然能從生產(chǎn)上得到很大的改進(jìn)，這樣使生產(chǎn)成本降低，對(duì) LED 普及有很好的作用。 本章小節(jié) 通過(guò)對(duì)發(fā)射譜的分析，可以得出在高能量的紫外光 (393 nm) 激發(fā)下， 樣品KNaCa2(PO4)2:Eu3+發(fā)射的 是紅 光。由上圖可見(jiàn)， lg(I/x)與 lgx 的比值在 Eu3+濃度大于淬滅點(diǎn)后基本呈線性，其斜率大概為 。 樣品的濃度淬滅曲線與熒光壽命分析 圖 45 KNaCa2(PO4)2:Eu3+的熒光壽命曲線圖 當(dāng) 樣品 被一束光激發(fā)后 ， 該物質(zhì)的分子吸收能量后從基態(tài)躍遷到某一激發(fā)態(tài)上 ， 再以輻射躍遷的形式發(fā)出熒光回到基態(tài) 。此圖沒(méi)有顯示出寬吸收帶， 皆為 350 nm—550 nm范圍內(nèi)的窄峰，而窄峰均來(lái)源于 Eu3+的 4f6電子躍遷吸收，分別對(duì)應(yīng)于 7F0→ 5D4(362 nm)， 7F0→ 5L7 (383 nm)， 7F0→ 5L6 (394 nm)， 7F0→ 5D2 (465 nm)的電子躍遷。以上所有測(cè)量全部在室溫下進(jìn)行。待樣品研磨很均勻后置入已經(jīng)清洗干凈的剛玉坩堝內(nèi)，并蓋上蓋子，在高溫箱式爐內(nèi)燒結(jié)。當(dāng)稀土離子的濃度超過(guò)某一值時(shí)，雖然發(fā)光中心數(shù)目增加， 但電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，將多余的能量傳遞給第三個(gè)載流子使其受激躍遷到更高能級(jí)的幾率增加。 高溫固相法是一種經(jīng)典的合成方法，充分反應(yīng)的條件是反應(yīng)物之間必須相互接觸，因?yàn)榉磻?yīng)是通過(guò)顆粒界面進(jìn)行的，反應(yīng)物顆粒越細(xì)，接 觸的表面積越大，反應(yīng)速度就會(huì)越快，所以反應(yīng)前應(yīng)將反應(yīng)物在研缽里充分研磨，使之混合均勻并且使顆粒足夠小，再放到反應(yīng)爐中高溫灼燒，然后冷卻至室溫，研磨后即得粉末樣品。對(duì)于 Eu3+的激活機(jī)理，目前基本一致的看法是： Eu3+進(jìn)入基質(zhì)晶格以后，部分取代了原來(lái)該位置的金屬離子，原來(lái)基質(zhì)晶格吸收的能量被轉(zhuǎn)移到Eu3+， Eu3+受到激發(fā)而發(fā)出不同波長(zhǎng)的光。 激發(fā)與發(fā)光過(guò)程 當(dāng)可發(fā)光物質(zhì)收到激發(fā)，如光照，加熱而吸收能量，從基態(tài)躍遷到激發(fā)狀態(tài)，此過(guò)程稱為激發(fā)過(guò)程。白光 LED普及的前提是價(jià)格下降，而價(jià)格下降必須在白光 LED 形成一定市場(chǎng)規(guī)模后才有可能。由于 LED 具有壽命長(zhǎng)、維護(hù)成本低及節(jié)省電力的優(yōu)勢(shì)，高功率、高亮度的 LED 于汽車市場(chǎng)的應(yīng)用有相當(dāng)大的空間。 白光 LED 的 應(yīng)用與展望 白光 LED 的應(yīng)用 由于白光 LED 具有上述優(yōu)勢(shì)，