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近十几年来,制备性能优良的白光LED用荧光粉YAG:Ce3+以及探索新型的长余辉发光材料成为光学研究的热点。本文在以下两方面进行了研究:
1.在比较了多种YAG:Ce3+的制备方法后,选用氨水共沉淀法合成了YAG:Ce3+荧光粉。对不同温度下煅烧样品的XRD结果进行分析,并与国际标准衍射卡对比,发现1300℃下合成的YAG:Ce3+荧光粉为钇铝石榴石结构,属于体心立方晶体。随着温度升高,荧光粉的结晶程度更好;荧光光谱分析表明:YAG:Ce3+荧光粉的激发光谱为双峰结构,主峰在465nm附近,属于Ce3+的4f-5d特征跃迁。发射光谱为一宽带,峰值在530nm附近,属于黄绿光。Ce3+在荧光粉中起激活剂的作用,Ce3+的含量直接影响荧光粉的发光特性。本文通过对不同Ce3+掺杂浓度的荧光粉的发射光谱强度进行对比,确定了Ce3+的最佳掺杂浓度为0.06。考察了煅烧气氛对样品光学性能的影响,发现炭粉还原气氛下煅烧产物的荧光强度要明显高于空气中的煅烧产物。为满足不同波长蓝光LED的要求,本文合成了Tb3+、Gd3+共掺杂的YAG:Ce3+荧光粉。经分析,该荧光粉仍为体心立方结构,激发光谱峰值在465nm,发射光谱峰值在540-560nm之间。随Tb3+浓度的增大,发射峰发生红移,并用位形坐标解释了这一现象。
2.采用高温固相法,在氮气气氛条件下,以HfO2为基质,TiO2为掺杂剂,制备得到了长余辉性能优越的蓝白色长余辉磷光体HfO2:Ti(发射峰位于472nm),其亮度大,余辉时间长,达40min。采用XRD、激发和发射光谱、余辉光谱、余辉强度衰减曲线以及热释光谱等手段对这一长余辉发光材料进行了表征,并考察了煅烧温度、Ti的掺杂量、保温时间以及煅烧气氛对发光性能及余辉性能的影响,确定了制备HfO2:Ti的最佳实验条件:煅烧温度1300℃,nTi:nHfO2为0.006:1(摩尔比),氮气保护气氛下保温11h。本文认为其发光机理是样品在高温煅烧后,其晶格内部产生了阴离了空位(F+心),并用电子陷阱中心理论解释了HfO2:Ti的长余辉发光机理。