【摘 要】
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以白光发光二极管（WLED）为代表的第四代固态照明光源,具有发光效率高、节能和绿色环保等优点,在显示和照明等领域有着非常广阔的应用前景。稀土离子具有4f内层电子结构,当其掺杂到稳定的硼酸盐晶格中会产生独特的发光特性,因此,进行稀土掺杂的硼酸盐发光材料研究具有重要理论和实际意义。Ca2GeB207热稳定性好,合成方法简单,且Ca2+的半径与三价稀土离子半径类似,可以选择作为一种理想的硼酸盐发光基质材
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以白光发光二极管（WLED）为代表的第四代固态照明光源,具有发光效率高、节能和绿色环保等优点,在显示和照明等领域有着非常广阔的应用前景。稀土离子具有4f内层电子结构,当其掺杂到稳定的硼酸盐晶格中会产生独特的发光特性,因此,进行稀土掺杂的硼酸盐发光材料研究具有重要理论和实际意义。Ca2GeB207热稳定性好,合成方法简单,且Ca2+的半径与三价稀土离子半径类似,可以选择作为一种理想的硼酸盐发光基质材料。本论文以Ca2GeB2O7为基质,制备了发光颜色可调的稀土离子单掺杂、双掺杂、三掺杂荧光粉。通过XRD、EDS和SEM对样品的组成和结构进行了表征;通过荧光光谱（激发及发射）、量子产率、荧光寿命和色坐标研究了样品的荧光性能和发光热稳定性,并成功得到了单相白光发射的荧光粉。1.利用高温固相法制备了一系列稀土离子单掺杂的不同发光颜色Ca2GeB207:Ln3+（Ln3+=Tb3+,Eu3+,Ce3+,Sm3+,Dy3+）荧光粉。Ca2GeB207:3%Tb3+具有最佳的绿色发射,量子产率为 42.3%;Ca2GeB207:1%Eu3+拥有最佳的红色发射,量产率高达 98.5%;Ca2GeB2O7:0.5%Ce3+同时呈现紫外光和可见蓝光的最佳发射;Ca2GeB2O7:3%Sm3+拥有最佳的橙红光发射,量子产率为19.7%;在350 nm激发下,Ca2GeB207:1%Dy3+成功实现冷白光发射,量子产率高达60.1%,热稳定性优异,可作为WLED单相白光荧光粉候选材料。2.利用高温固相法制备了一系列稀土离子双掺杂的Ca2GeB207:Dy3+/Sm3+、Dy3+/Ce3+、Tb3+/Eu3+荧光粉样品。Ca2GeB207:Dy3+/Sm3+系列样品均实现了暖白光发射。Ca2GeB2O7:1%Dy3+/0.5%Sm3+样品的色坐标与正白光接近,色温低、量子产率高、热稳定性好,可用作室内照明WLED单相白光荧光粉。Ca2GeB207:Dy3+/Ce3+系列样品在不同的激发下,实现蓝白光及白光发射。通过优化Eu3+掺杂浓度和激发波长,Ca2GeB207:Tb3+/Eu3+系列样品实现了发光颜色的调控,并得到色温可调的白光发射,对白色荧光粉的荧光性能调控具有较好的参考意义。其中Ca2GeB2O7:3%Tb3+/0.5%Eu3+样品在310 nm激发下白光的色坐标接近正白光,同时具有良好的热稳定性。3.通过高温固相法制备了稀土离子三掺杂的 Ca2GeB2O7:Tb3+/Eu3+/Dy3+和Ca2GeB207:Tb3+/Eu3+/Ce3+荧光粉。通过改变激发波长和相对掺杂浓度可以使Ca2GeB207:Tb3+/Eu3+/Dy3+样品的发光颜色可调,其中 Ca2GeB2O7:3%Tb3+/0.5%Eu3+/0.5%Dy3+样品得到白光发射,其热稳定性好且量子产率高,实现了掺杂Dy3+提高白光发射的量子产率的目的。通过改变Ce3+掺杂浓度,Ca2GeB2O7:Tb3+/Eu3+/Ce3+样品实现了色温可调的白光发射;当Ce3+掺杂浓度为0.2%时,荧光粉具有良好的热稳定性,有望成为性能优异的单相白光荧光粉。
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