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由于节能、环保、寿命长、体积小等诸多优点,白光LED在照明和显示领域起着越来越重要的作用。在诸多实现白光LED的方法中,荧光粉转化型的白光LED是目前最流行的方法。但是,到目前为止能够商业化的红色荧光材料的种类仍然很有限。根据三基色原理,红光材料的缺失将对白光LED的性能比如显色指数(CRI)、器件色温(CCT)等方面有重要影响。因此,研究和开发具有高品质的新型红色荧光材料可以极大的推动LED产业的发展,具有重要的理论和现实意义。基于此,在本论文中,我们首先合成了几种白光LED用新型的红光荧光材料,然后利用不同测试方法对他们的晶体结构、光致发光光谱、荧光动力学、能量传递和色度学等方面进行了详细的研究。目前取得工作成果如下: 1.采用传统的高温固相法合成了一系列Eu3+离子掺杂的单一基质颜色可调的Sr2CeO4荧光材料。利用粉末XRD和Rietveld精修对样品的结构进行了表征。Sr2CeO4∶Eu3+光谱表明该荧光材料具有从200到400 nm的宽的激发带。基于Inokuti-Hirayama理论模型,我们详细研究了Ce4+-O2-电荷迁移带与Eu3+离子之间的能量传递机理,并且证明能量传递机理是电偶极-电偶极相互作用。通过控制掺杂的Eu3+离子浓度,借助能量传递,我们得到了具有掺杂剂Eu3+离子的特征红光发射的荧光粉。 2.合成了一系列不同电荷补偿剂掺杂的Sr2CeO4∶0.01 Eu3+,0.01M(M=Li+、Na+、K+、F-、Cl-)红光发射的荧光材料。EDX光谱和XPS揭示了电荷补偿剂已经被成功的引入到样品中。荧光材料XRD和Rietveld拟合分析证明电荷补偿剂未对物质的结构产生影响。SC∶0.01Eu3+和SC∶0.01Eu3+,0.01M光致发光光谱的对比分析表明,电荷补偿剂可以显著的改善材料的发光性质:激发光谱的波长蓝移,发射光谱的强度加强。我们对其中的原因进行了详细的讨论。这为以后荧光粉发光性质的改善做了铺垫。 3.基于Sr2CeO4的特殊晶体结构,我们用过渡金属元素Zn取代基质中部分Sr从而得到了新的具有Sr2CeO4结构的基质Sr1.7Zn0.3CeO4。基于这个新基质,我们合成了一系列红色发射的荧光材料Sr1.7Zn0.3CeO4∶Eu3+。结构分析表明,Sr1.7Zn0.3CeO4基质和Sr1.7Zn0.3CeO4∶Eu3+均具有与Sr2CeO4相似的晶体结构。光致发光特性研究表明:激发光谱位于200到440 nm宽的吸收带;发射光谱的主要部分是位于614 nm的CIE坐标为(0.60,0.34)的Eu3+离子5D0-7F2的峰。我们进一步研究了荧光材料的浓度淬灭现象和温度淬灭行为,并探讨了可能的机理。实验结果表明,Sr1.7Zn0.3CeO4∶Eu3+荧光材料可以作为一种潜在的白光LED用红色发光材料。 4.合成了一系列单一基质的发光颜色可调的荧光材料Ca9Sc(PO4)7∶Ce3+,Mn2+。我们利用粉末XRD和Rietveld精修研究了合成的荧光材料的结构性质。并详细研究了单掺杂Ce3+和Mn2+的光学性质。然后我们以Ce3+为敏化剂,Mn2+为激活剂共掺杂在Ca9Sc(PO4)7基质中得到共掺杂的颜色可调的发光材料。Ce3+到Mn2+的能量传递克服了Mn2+离子固有的宇称禁止跃迁现象。然后通过调节Mn2+离子的浓度,我们实现了荧光材料中Mn2+离子的CIE为(0.669,0.307)的特征红色发光。能量传递机理研究表明二者之间的能量传递方式为偶极-偶极相互作用。