氟铝酸盐发光材料的改性及XRD于发光材料研究中的应用

摘要

本论文通过以高温固相法合成了一种高效的氟铝酸锶系荧光粉，研究了通过掺杂二价镁离子，四价硅离子和二价钙离子对光学性能的影响。同时，我们利用了X-射线衍射(XRD)、X-射线结构精修(XRD-refinement)、荧光光谱(PL)等测试手段对制备的产物的结构、形貌和光学性能等方面进行了详细的表征和分析，并得到了如下的结果:
　　 我们通高温固相反应法，将双取代方法用于提高氟铝酸盐体系荧光粉Sr3-xCaxAl1-2yMgySiyO4F:Ce3+（0≤x≤1.2，0≤y≤0.4）的性能，其中镁与硅成对取代铝，钙取代锶。具体晶体结构数据来自X射线晶体衍射与精修。通过结合荧光光谱与结构数据分析，我们从晶体场环境讨论了Ce离子5d能级与荧光性能还有结构的关系，揭示了Ce离子在Sr3AlO4F体系中对于两个不同格位的进入趋向;并且提出和解释了一个由于硅镁取代而产生的不寻常红移现象的假设。在氟铝酸锶最佳取代比例样品与430nm氮化铟镓芯片组合后，其荧光性能也得到了印证。检测结果表明氟铝酸锶改性铈掺杂荧光粉在430nm处有一强而宽的激发区，黄光发射强度为商业YAG荧光粉的89％，发射主峰在545nm.且有优于YAG的4500K色温。不仅如此，实验数据证明Sr1.77Ca1.2Al0.2Mg0.4Si0.4O4F:0.02Ce3+在150摄氏度时仍能保持83％的荧光强度，达到了市场上商业荧光粉的要求。这些优异的特性显示其作为白光LED粉源有极好的潜力。
　　 另一方面，X射线衍射对于荧光材料的研究具有建设性作用。材料的性能与结构是密不可分的。在第二部分例举不同晶型氧化铝对YAG荧光粉性能的影响，阐述了何种晶型结构对YAG晶体生长和发光性能的影响，并提出了可能的解释。通过优化，实验产品比YAG商业标样性能提高9％，具有现实意义。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 LED照明简介

1．2 白光LED照明研究方向

1．3 白光LED的组合方案

1．4 白光LED荧光粉研究进展

1．5 LED荧光粉研发要点

1．6 选题意义及研究内容

第二章 Sr3AlO4F：Ce3+黄色荧光粉的改性和性能结构的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要原料和仪器设备

2．2．2 实验步骤

2．2．3 结构表征与性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 Ce3+掺杂的Sr3AlO4F体系黄色荧光体的制备以及基质离子取代对荧光性能的研究

2．4 本章小结

第三章 X射线衍射对不同结构氧化铝在YAG荧光粉性能优化中的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要原料和仪器设备

3．2．2 实验步骤

3．2．3 结构表征与性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同晶型结构氧化铝对YAG荧光粉光学性能的影响

3．3．2 氧化铝原料结构与YAG结构讨论

3．3．3 YAG成型过程研究

3．3．4 氧化铝具体结构与其在烧结过程中的变化过程

3．3．5 不同氧化铝晶型配比的YAG在烧结过程中的组分变化

3．3．6 不同氧化铝烧制的YAG显微镜分析

3．3．7 不同α-Al2O3晶型的YAG在烧结过程中的验证

3．3．7 工业式样与商业标样的形貌及荧光性能对比

3．4 本章小结

第四章 全文总结

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的成果

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