【正文】 6 白光發(fā)光二極管 ................................. 8 LED 實(shí)現(xiàn)途徑及研究進(jìn)展 ...................... 9 白光 LED 的性能指標(biāo) ............................ 12 白光 LED 用熒光粉的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用要求 ............ 15 本論文的研究?jī)?nèi)容 .............................. 16 第二章 實(shí)驗(yàn)部分 ...................................... 17 儀器與試劑 .................................... 17 儀器 .................................... 17 試劑 .................................... 18 :+,+,xRe3+(Re=Dy,Gd, La,Sm)系列白色熒光粉的制備過(guò)程 ................... 19 實(shí)驗(yàn)配比的計(jì)算 ........................... 19 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 ................................. 19 性能表征 ...................................... 19 晶相結(jié)構(gòu)分析 ............................. 19 熒光光譜測(cè)試 ............................. 20 光色參數(shù)測(cè)試 ............................. 20 第三章 結(jié)果與討論 .................................... 21 :+光譜性能研究 ....... 21 :+晶相結(jié)構(gòu)分析 ......... 21 3. 2 :+的激發(fā)、發(fā)射光譜 ........ 22 3. 3 不同 Eu2+含量對(duì)熒光粉發(fā)光性能的影響 ............. 23 :xEu2+,yMn2+的晶相結(jié)構(gòu)分析 ........ 24 . 2SiO4:+,+熒光粉的發(fā)光性能 ................................................ 25 不同 Eu2+和 Mn2+含量對(duì)熒光粉的光譜性能的影響 ..... 26 Mn2+ 濃度對(duì):+,yMn2+光譜性能的影響 . 26 Eu2+ 濃度對(duì):xEu2+,+光譜性質(zhì)的影響 . 28 Eu2+— Mn2+之間的能量傳遞 .................... 29 Re3+(Re=Dy, Sm, Gd, La)對(duì) : Eu2+,+熒光粉發(fā)光性能的影響 ..................... 30 :+,+,zRe3+的發(fā)射光譜 ................................................. 30 :+,+,zRe3+熒光粉光色參數(shù)分析 ............................................... 31 第四章 結(jié)論 .......................................... 35 參考文獻(xiàn) ............................................. 36 致謝 ................................................ 40 附錄 ................................................ 41 附錄Ⅰ 英文文獻(xiàn)原文 ............................... 41 附錄Ⅱ 英文翻譯 ................................... 49 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 引言 1 引 言 半導(dǎo)體照明光源作為新型高效固體光源具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、環(huán)保、色彩豐富、微型化等顯著優(yōu)點(diǎn)，將成為人類照明史上的又一次飛躍。通過(guò)改變 Eu2+或 Mn2+濃度可靈活調(diào)節(jié)光譜參數(shù)，如色坐標(biāo)、顯色指數(shù)、色溫等。 通過(guò) X射線衍射測(cè)試熒光粉晶體結(jié)構(gòu) 。 對(duì)于 Eu2+， Mn2+共摻雜的 : Eu2+,yMn2+熒光粉，研究 Mn2+和 Eu2+的濃度對(duì)熒光粉的發(fā)光性質(zhì)影響。 another part of Eu2 + energy nonradiative resonance delivered to Mn2 +, thereby forming Mn2 + characteristic emission. For ： :002Eu2+,+,zRe3+(Re=Dy, Sm, Gd, La) phosphor, change to a different sensitizers and different concentrations of sensitizer, were able to efficiently improving luminous intensity of Eu2+,but their emission spectrum shape has not changed significantly, by parison, La relatively good sensitization. Key word: LED。而目前已見(jiàn)報(bào)道的發(fā)光效率最高的白光 LED和已經(jīng)商業(yè)化的白光 LED 產(chǎn)品都是采用熒光粉涂敷光轉(zhuǎn)變法。目前市場(chǎng)或相關(guān)報(bào)道的紫外光芯片激活熒光粉而得到的白光，大都是采用三基色 [藍(lán)色、紅色和綠色 (黃色 )熒光粉，由于其可選的熒光粉種類較多，并且改變?nèi)呐浔瓤烧{(diào)節(jié)出不同色溫的白光 LED，靈活性大大提高。 本論文研究的內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn)： Eu2+的最佳單摻量 。那些能夠明顯增強(qiáng)物質(zhì)發(fā)光強(qiáng)度的物質(zhì)，我們稱它為敏化劑，如 Dy3+,Sm3+,La3+,Gd3+等等。 發(fā)光材料的分類 凡是含有稀土元素的發(fā)光材料均稱為稀土發(fā)光材料。因此，可以通過(guò)選擇基質(zhì)的化學(xué)組成、添加 合 適的 陰、 陽(yáng)離子 來(lái) 改變晶場(chǎng)對(duì)的 Eu2+影響，制備出特定波長(zhǎng)的新型熒光體， 增強(qiáng) 熒光體的發(fā)光效率，這類發(fā)光材料具有廣泛的應(yīng)用。輻射傳遞是一種離子所發(fā)射的光譜能量如果與另一種離子吸收光譜的能量相重合，那么這種發(fā)射光將被另一個(gè)離子吸收，發(fā)生輻射再吸收的能量傳遞過(guò)程。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 6 圖 共振傳遞方式示意圖 Diagram of resonance way of energy transfer 當(dāng) S 和 A 為同一種離子時(shí)，其濃度達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)濃度猝滅。 1. 高溫固相法 高溫固相法是將原料按配比均勻混合后裝入瓷舟 中 ，在一定條件下 (溫度、還原氣氛、反應(yīng)時(shí)間等 )焙燒得到產(chǎn)品。 優(yōu)點(diǎn)：可在較低溫度下合成產(chǎn)品，且產(chǎn)品均勻度好、粒徑小 。目前用燃燒法制得的產(chǎn)品發(fā)光性能還不很理想，隨著實(shí)驗(yàn)的深入，燃燒法將是一種很有前途的合成方法。 白 光發(fā)光二極管 20 世紀(jì) 90 年代藍(lán)光 LED 在技術(shù)上的突破及產(chǎn)業(yè)化極大地推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)白光發(fā)光二極管 (White lightemitting diode， WLED)的發(fā)展，成為照明領(lǐng)域的一大成就 [11~15]。 為此，各發(fā)達(dá)國(guó)家先后制定了國(guó)家級(jí)研究項(xiàng)目。但其缺點(diǎn)也較多：由于三種顏色 LED 的量子效率各不相同，各單個(gè) LED 芯片的性能不一樣，因此會(huì)帶來(lái)輸出光的不穩(wěn)定性造成其色穩(wěn)定性較差；為了保持顏色的穩(wěn)定，常常需要 IC 芯片控制和相對(duì)復(fù)雜的外圍監(jiān)控和反饋系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，加上其光學(xué)方面的設(shè)計(jì)，其封裝難度較大，且成本很高，是普通白光 LED 的數(shù)倍。另外，其發(fā)光顏色受輸入電流和熒光粉涂層厚度的影響很大，并且 YAG 的發(fā)光強(qiáng)度容易隨環(huán)境溫度的升高而降低并且容易導(dǎo)致色溫漂移。熒光粉 :+, +光譜特性為 CIE(，)、 Tc=6523K 與太陽(yáng)光色 的光譜特性較接近，且顯色指數(shù)達(dá)到 %。近年來(lái)被 (近 )紫外激發(fā)的單一基質(zhì)熒光粉的種類不斷被研究出來(lái)。 Eu2+發(fā)射中心形成峰值為 426nm 和 523nm的特征寬譜，通過(guò) Eu2+向 Mn2+的能量傳遞，形成了峰值為 585nm的寬譜發(fā)射；紅、綠、藍(lán)發(fā)射帶疊加后，在同一基質(zhì)中實(shí)現(xiàn)了白光發(fā)射。 具有較佳的發(fā)光特性：色坐標(biāo)和色溫分別為 CIE(， )和 Tc=4880K。 白光 LED的性能指標(biāo) 白光 LED 的性能主要由以下幾個(gè)指標(biāo)來(lái)確定：激發(fā)光譜，發(fā)射光譜，色坐標(biāo) CIE，色溫 （ Tc）和 顯色指數(shù) （ Ra） 。 同時(shí)還受激發(fā)光強(qiáng)和波長(zhǎng) 的 影響?？拷敳渴蔷G色區(qū)域，左下部是藍(lán)色區(qū)域，右下部是紅色區(qū)域。 5. 顯色指數(shù) 光源對(duì)物體的顯色能力稱為顯色性，是通過(guò)與基準(zhǔn)光源（白熾燈或畫光）下物體外觀顏色的比較。 表 顯色指數(shù)等級(jí) Table Grade of color rendering index 顯示指數(shù)(Ra) 等級(jí) 顯色性 一般應(yīng)用 90100 1A 優(yōu)良 需要色彩精確對(duì)比的場(chǎng)所 8089 1B 較好 需要色彩正確判斷的場(chǎng)所 6079 2 普通 需要中等顯示性的場(chǎng)所 4059 3 較差 對(duì)顯色性的要求較低，色差較小的場(chǎng)所 2039 4 較差 對(duì)顯色性物不具體要求的場(chǎng)所 白光 LED用熒光粉的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用要求 白光 LED 的應(yīng)用與人類日常生活的聯(lián)系越來(lái)越緊密，特別對(duì)于一些場(chǎng)所對(duì)熱和輻射要求相當(dāng)高的照明來(lái)說(shuō)，白光 LED 更是發(fā)揮了不可替代的作用。 (6) 合成條件和制備方法簡(jiǎn)單，成本較低。同時(shí)也介紹實(shí)驗(yàn)涉及到的儀器、藥品和產(chǎn)品的制備過(guò)程以及表征。用 7%（摩爾比）的 BaCl2 5．在小瓷舟上標(biāo)記后置于管式爐中，升溫。本實(shí)驗(yàn)采用 Bruker 公司的 D8 型 X 射線衍射儀，實(shí)驗(yàn)條件： Cu 靶，電壓 40KV，電流 40mA，掃描步長(zhǎng) 176。與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片對(duì)比， :+體系中含有 （ JCPDS480210）和 Ba2SiO4（ JCPDS261403）兩種晶相； Zn2+離子濃度 x=~ 時(shí)，樣品的 XRD衍射峰數(shù)據(jù) 與 JCPDS480210 卡片數(shù) 據(jù)基本 一 致，說(shuō)明 樣品晶 相主要是； x=~ 時(shí)，樣品的 XRD 衍射峰數(shù)據(jù)與 JCPDS261403 卡片數(shù)據(jù)基本一致，表明隨著 Zn2+/Ca2+摩爾濃 度比例的變化， 樣品晶相在衍射角 176。表現(xiàn)為 Eu2+在硅酸鹽基質(zhì)中 4f5d 組態(tài)間的特征躍遷激發(fā)峰。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 結(jié)果與討論 23 200 250 300 350 400 45003006009001200 Intensity/. a Wavelength/nmx=x=x=x=x=x=0x=x=λem=460nm368nm 400 450 500 550 600 650 700 750020040060080010001200λex=365nmIntensity/a.u.W a v e leng th /n mx=x=x=0x=x=x=x=x=504nm460BaSiO4:2 + 圖 3. 2 :+(x=~)的激發(fā)光譜 a 和發(fā)射光譜 b Excitation and emission spectra of :+(x=~) 3. 3 不同 Eu2+含量對(duì)熒光粉發(fā)光性能的影響 由 圖 3. 3 可 知隨著 Eu2+濃度的增加， : xEu2+熒光粉 的發(fā)光強(qiáng)度呈先增加后降低的趨勢(shì)， 在 277nm 的波長(zhǎng)激發(fā)下，其發(fā)射峰覆蓋的波段范圍為425nm—605nm,當(dāng) Eu2+濃度為 時(shí) ， : +的發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)；沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 結(jié)果與討論 24 當(dāng) Eu2+濃度繼續(xù)增加，則 Eu2+與 Eu2+之間的相互作用增強(qiáng)，它們之間的共振能量傳遞引起了濃度猝滅，導(dǎo)致了發(fā)光強(qiáng)度的降低 [44]。 200 300 400 500 600 7001 0 00100200300400500600700800900Intensity/a.u.W a v e leng th/ nm42+/2+激發(fā)光譜曲線2+/2+發(fā)射光譜曲線3單摻Eu2+發(fā)射光譜曲線