论文总字数：12567字

摘 要

采用高温固相法合成Sr₄La(PO₄)₃O: Ce³ ，Mn² 荧光粉，对荧光粉的晶体结构进行了研究，对其光致发光性能以及能量传递特性进行分析，通过调节Ce³ 、Mn² 离子比例实现紫外激发下荧光粉发光颜色从绿色至白色的可调谐变化。紫外光激发下Sr₄La(PO₄)₃O: Ce³ 的发射波段覆盖了蓝光至绿光波段，且与Sr₄La(PO₄)₃O: Mn² 的激发波段发生重叠，因而将Ce³ 、Mn² 离子共掺于Sr₄La(PO₄)₃O基质中，两者之间存在能量传递。紫外激发下，Sr₄La(PO₄)₃O: Ce³ ，Mn² 样品在606 nm附近的有较强的红光发射，这表明Ce³ 离子传递了部分能量给了Mn² 离子,从而敏化Mn² 离子的发光。研究结果表明，该荧光粉在可调显色指数的白光LED中具有潜在应用价值。

关键词：荧光粉，光致发光，能量传递

Abstract：A series of Sr₄La(PO₄)₃O: Ce³ , Mn² phosphors have been synthesized with a high temperature solid-state method, the crystal structure of the phosphors was studied, the photoluminescence and energy transfer properties of phosphors were analyzed. By adjusting the proportion of Ce³ and Mn² , the tunable change of phosphor luminescence color from green to white under ultraviolet excitation can be achieved. The emission band of Sr₄La(PO₄)₃O:Ce³ under ultraviolet excitation covers the blue to green bands, and overlaps with the excitation band of Sr₄La(PO₄)₃O:Mn² , therefore, Ce³ and Mn² are co-doped in Sr₄La(PO₄)₃O matrix, and there is energy transfer between them. Under ultraviolet excitation, the red light emission of Sr₄La(PO₄)₃O: Ce³ , Mn² samples near 606 nm is stronger, which indicates that Ce³ ions transfer part of energy to Mn² ions, effectively sensitizing the luminescence of Mn² ions. The results revealed that the phosphors have potential application value in white LED with adjustable color rendering index.

Keywords：Phosphor powder, Photoluminescence, Energy transfer

目录

1 引言 4

2 样品制备与表征 5

2.1 样品的制备方法 5

2.2 表征与测试方法 5

3 Sr₄La(PO₄)₃O: Ce³ ，Mn² 荧光粉的发光性能研究 5

3.1 物相分析 5

3.2 Sr₄La(PO₄)₃O: Ce³ 的光致发光性能 6

3.3 Sr₄La(PO₄)₃O: Ce³ ，Mn² 的光致发光性能 9

3.4 热稳定性与CIE色度坐标 11

结 论 13

参 考 文 献 14

致 谢 15

1 引言

近年来，人们更多的趋向于关注能源和环境问题，所以人们研究一种新型的光源—白光LED。白光LED是一种高效光源，具有寿命长，低耗能，高亮度，可调控以及对环境无污染等优点^[1]。实现白光的方法主要有三种：第一种是利用蓝色芯片激发黄色荧光粉从而产生白光，但是这种方法的显色性较差。第二种是在近紫外LED芯片上涂覆三基色荧光粉，利用芯片激发荧光粉从而获得白光，这种方法显色较稳定，但发光稳定性较差，由于三基色荧光粉的老化性能并不一致，这就有可能会使白光的显色性能的产生漂移。另一种方法就是本文所研究的共掺多种不同稀土离子或过度金属离子，利用能量传递实现白光。

稀土发光材料有发光谱带窄，色纯度高，颜色鲜明，转换效率高等优点。常见的用于稀土发光材料的基质有硅酸盐，硼酸盐及磷酸盐等^[2]。磷灰石是一种以钙磷酸盐为代表的矿物，具有良好的物理和化学稳定性，可使稀土离子具有可调变的发光性能^[3]，已被证明是优良的磷灰石载体材料^[4]。Sr₄La(PO₄)₃O属于磷灰石结构化合物，其晶格中含有两种非等效阳离子格位，分别为具有C3对称性及9次配位的4f格位以及具有Cs对称性及7次配位的6h格位。Sr₄La(PO₄)₃O晶格中，Sr可能占据4f或6h格位，而La只占据6h格位。这两种格位也都可以被不同类型的稀土离子或过渡金属离子占据，从而构建发光中心。

除发光材料外，稀土离子对荧光粉的性能也有着重要作用。Ce³ 离子具有4f¹5d⁰ 基态和4f⁰5d¹ 激发态，因此可以呈现较强的宽带4f−5d跃迁。由于具有宽带发射光谱，Ce³ 离子常与其他稀土离子或过渡金属离子共掺于同一基质中，成为敏化剂离子，通过能量传递增强激活剂离子的发光强度。Mn² 作为一种过渡金属离子，具有3d⁵的电子组态，其⁴T₁-⁶A₁特征跃迁可产生宽波段发射光谱，光谱波段则受到离子周围晶体场环境的影响。如果Mn² 离子处于弱晶体场中，其激发态d能级的劈裂较小，则电子从⁴T₁激发态跃迁至⁶A₁基态辐射释放的能量较高，因而发射光谱通常位于较短波段。相反，如果Mn² 离子周围晶体场环境较强，致使其激发态产生较高程度的劈裂，发射光谱位于波长相对较长的波段。通常，各种基质材料中的Mn² 离子可能产生微弱的绿色光或橙、红色光发射。为了增加Mn² 离子的辐射强度，常将其与Ce³ 或Eu² 离子共掺于同一基质中，通过能量传递实现荧光材料发光颜色的可调谐变化。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：12567字