谈氮化物新型照显著示器件用氧氮化物荧光粉性能设计

论文导读：的高新技术产业。在照明及显示器件中,荧光材料是非常重要的组成部分,因为它承担了将光源发出的光转化成所需要色彩的作用,由此,荧光材料的品质直接决定了观察者的最终感受。正因为荧光材料具有如此重要的地位,伴随近年来照显著示技术的快速进展,对于荧光材料的探讨也越来越受到重视。传统的荧光材料主要是氧化物、硫化物、含
摘要：随着人类社会的快速进展,作为人们生活基本需求之一的照显著示技术也体现出日新月异的变化。特别是在近些年,新一代的照显著示技术,如LED(发光二级管)和PDP(等离子平板显示技术)等,取得了突飞猛进的进展。相对于传统技术,LED和PDP技术有以下优点：能量转换效率高,对环境友好无(低)污染,图像质量高,性能稳定,可在全数字方式下工作等等,由此已经逐渐得到学界以及市场的广泛认可,是具有广阔进展前景的高新技术产业。在照明及显示器件中,荧光材料是非常重要的组成部分,因为它承担了将光源发出的光转化成所需要色彩的作用,由此,荧光材料的品质直接决定了观察者的最终感受。正因为荧光材料具有如此重要的地位,伴随近年来照显著示技术的快速进展,对于荧光材料的探讨也越来越受到重视。传统的荧光材料主要是氧化物、硫化物、含氧酸盐等,这些材料合成策略较为简单,并且由于已经经过长期的探讨,在技术方面已经较为成熟。但是由于新一代光源(LED,等离子体等)的普及,这些传统材料在性能上已经逐渐难以满足需要。作为一种优秀的荧光材料,它需要具有以下基本性质：光转化效率高、合适的激发和发射波长、化学及热稳定性好等,如果要运用于显示领域,荧光材料还需要具有快速的响应时间。正是由于在这些方面具有巨大的进展潜力,氧氮化物荧光材料在近些年逐渐兴起并取得了快速的进展。为了对氧氮化物荧光粉进行探讨探讨,本工作主要对硅基氧氮化物荧光材料——稀土离子激活的CaSi2O2N2的合成条件、发光性能、材料优化、能级分布等进行了探讨和探讨,同时还探讨了Si-N掺杂对于铝酸盐荧光粉荧光性能的影响。通过这些探讨,希望能够在氧氮化物荧光粉性能的预估、优化以及Si-N键对荧光粉性能的作用机理上探讨论述和实验依据,为今后荧光材料的探讨开发提供一定的参考。论文的第一章简单阐述了照明及显示技术的进展历程,并且通过介绍相关文献和技术,对传统荧光粉材料的结构特点、发光原理和性能、优点以及不足进行了说明,然后介绍了新型照明及显示技术的近况和需求,并在此基础上提出了本论文的工作思路。在第二章中,介绍了本工作的实验部分,主要包括：起始原料、材料合成设备、合成工艺流程、材料性能表征技术等。论文的第三章包括两个部分：第一,阐述了Eu2+掺杂的CaSi2O2N2荧光材料的合成条件、晶体结构、以真空紫外波段到可见光区域的荧光性能等。通过探讨表明：在真空紫外光谱中,材料的激发对应于基质的晶格吸收,然后会发生以晶格到发光中心Eu2+的能量转移并最终发射出来；在紫外或蓝光激发下,则在Eu2+离子自身发生以4f能级到5d能级的电子跃迁。由于发光来源于Eu2+离子中电子以5d能级向4f能级的跃迁,由此在任何波段的光源激发下,材料的发射光谱都是区间在绿光-黄光波段的宽带谱。第二,探讨了离子共掺对于CaSi2O2N2:Eu2+发光性能的影响以及产生影响的机理,内容包括共掺杂的元素选择、掺杂离子的配比含量、基质材料的氧氮比例调整、不同发光中心之间的能量传递、掺杂前后离子的价态变化等等。探讨结果表明：1.在荧光材料中,稳定Eu离子的价态对材料的荧光性能有显著优化作用。当加入适当的共掺离子时,共掺离子能够影响材料中缺陷的有着状态,并与Eu2+形成更加稳定的缺陷组合,有效地稳定材料中的Eu2+离子,以而提升有效的发光中心浓度,大幅减少Eu2+和Eu3+离子之间的非辐射能量传递,进而优化荧光粉的荧光性能。本工作不仅在实验上观察到了这种价态稳定现象,并且以论述计算的角度也证明了这种稳定机理的有着。2.通过转变基质材料氧氮比例的策略,能够影响材料的色坐标、发光强度等荧光性能。第四章对不同镧系离子在材料中的发光行为进行了表征和浅析。对于在发光历程中镧系离子的电子跃迁方式进行了浅析和归类,探讨了不同镧系离子之间的能量传递现象。最终,根据对这些离子发光行为的系统浅析,得到了镧系离子在CaSi2O2N2基质中的部分能级分布情况,并据此对材料中镧系离子的发光行为给出了一定程度的解释。在第五章中,通过在CaAl2O4基质中掺杂Si-N键来部分取代Al-O键的策略,提升了荧光粉的发光强度和余辉性能。通过电子顺磁共振(EPR)的策略,证明掺杂Si-N倾向于取代Eu2+附近的Al-O,并且由于Si-N键具有较短的键长,导致引入的Si-N能够提升发光中心周围晶体骨架的刚性,减少论文导读：181.3.2二价和三价稀土离子的电子能级分布及跃迁18-251.3.2.1镧系元素的光谱项18-191.3.2.2三价镧系离子的能级分布规律和发光性质19-231.3.2.3二价镧系离子的能级分布规律和发光性质23-251.3.3传统荧光材料25-291.3.3.1用于传统光源的荧光材料25-261.3.3.2用于新型LED照明用的荧光材料26-291.3.4新一代荧光材料——
热震动导致的非辐射跃迁能量损失,以而提升荧光粉的发光性能。第六章中简单介绍了Tb3+和Ce3+离子激活的CaSiO3和Ca2SiO4基质荧光粉的荧光性能。第七章则对全文进行了总结并对今后的工作进行展望。关键词：荧光粉论文光转换论文氧氮化物论文稀土论文镧系离子论文陶瓷材料论文功能陶瓷论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-7
ABSTRACT7-13
第一章 绪论13-41

1.1 前言13-14

1.2 LED和PDP技术介绍14-17

1.2.1 LED固态光源14-16

1.2.2 等离子平板显示技术16-17

1.3 稀土离子激活的荧光材料17-32

1.3.1 稀土元素的组成17-18

1.3.2 二价和三价稀土离子的电子能级分布及跃迁18-25

1.3.2.1 镧系元素的光谱项18-19

1.3.2.2 三价镧系离子的能级分布规律和发光性质19-23

1.3.2.3 二价镧系离子的能级分布规律和发光性质23-25

1.3.3 传统荧光材料25-29

1.3.3.1 用于传统光源的荧光材料25-26

1.3.3.2 用于新型LED照明用的荧光材料26-29

1.3.4 新一代荧光材料——氧氮化物29-32

1.3.4.1 氧氮化物的背景29

1.3.4.2 氧氮化物荧光材料介绍29-31

1.3.4.3 氧氮化物荧光粉的合成策略31-32

1.4 本论文的思路和主要内容32-34

参考文献34-41
第二章 实验策略41-45

2.1 实验所用试剂41

2.2 样品的合成策略41

2.3 探讨工作中涉及到的主要仪器设备41-44

2.3.1 氧氮化物荧光粉的合成设备41-42

2.3.2 样品的表征仪器42-44

参考文献44-45
第三章 Eu~(2+)激活的CaSi_2O_2N_2荧光粉的合成与荧光性能45-71

3.1 CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)荧光粉的制备和性能探讨45-51

3.

1.1 CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)的制备45

3.

1.2 反应温度对荧光材料成相及性能的影响45-46

3.1.3 产物Ca_(1-x)Eu_xSi_2O_2N_2的XRD图谱及物相浅析46-47
3.

1.4 Ca_(1-x)Eu_xSi_2O_2N_2的荧光性能及浅析47-51

3.1.4.1 Ca_(1-x)Eu_xSi_2O_2N_2在紫外-可见波段的激发和发射光谱及浅析47-50
3.1.4.2 真空紫外(VUV)激发下CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)的发光行为及浅析50-51
3.2 共掺镧系离子对CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)荧光性能的影响及浅析51-60
3.2.1 共掺La~(3+)对于CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)的影响及探讨51-58
3.2.1.1 共掺La~(3+)对于CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)成相的影响51-52
3.2.1.2 共掺La~(3+)对于紫外激发的CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)荧光性能的影响52
3.2.

1.3 共掺La~(3+)后荧光强度提升的理由52-58

3.2.2 共掺其他镧系离子对CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)的影响及探讨58-60
3.3 其他共掺对CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)荧光性能的影响及浅析60-64
3.3.1 共掺过渡金属离子对CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)荧光性能的影响60
3.3.2 共掺Mg~(2+)对CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)荧光性能的影响60-61
3.3.3 转变基质氧氮比例对CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)荧光性能的影响61-64
3.3.3.1 Ca_(0.94-x)K_xEu_(0.06)Si_2O_(2-0.5x)N_2的荧光性能62
3.3.3.2 共掺Al-O取代Si-N对CaSi_2O_2N_2：Eu~(2+)荧光性能的影响62-63
3.3.3.3 Ca_(0.94-x)La_xEu_(0.06)Si_2N_(2+x)O_(2-x)的荧光性能63-64

3.4 小结64-66

参考文献66-71
第四章 镧系离子激活的CaSi_2论文导读：推导策略介绍814.4.2CaSi_2O_2N_2中镧系离子能级分布81-824.5CaSi_2O_2N_2：Yb~(2+)的合成及荧光性能82-834.6CaSi_2O_2N_2：Tb~(3+),Ce~(3+)的荧光性能83-844.7小结84-86参考文献86-89第五章Si-N的CaAl_2O_4：Eu~(2+)荧光粉的探讨89-995.1荧光粉的制备89-905.2结果与讨论90-945.

2.1产物的成相浅析905.2SiN-CaAl_2O_

O_2N_2荧光材料的荧光性能71-89

4.1 CaSi_2O_2N_2：Ce~(3+)的合成及荧光性能71-73

4.2 CaSi_2O_2N_2：Tb~(3+)的合成及荧光性能73-78

4.

2.1 CaSi_2O_2N_2：Tb~(3+)的成相73-74

4.2.2 CaSi_2O_2N_2：Tb~(3+)在真空紫外-可见波段的荧光性能及浅析74-78
4.2.2.1 CaSi_2O_2N_2：Tb~(3+)在真空紫外-可见波段的荧光性能74-75
4.

2.2 CaSi_2O_2N_2：Tb~(3+)发光行为的浅析75-77

4.2.2.3 Bi~(3+)敏化后CaSi_2O_2N_2：Tb~(3+)的发光77-78

4.3 其他三价镧系离子在CaSi_2O_2N_2中的发光行为78-80

4.

3.1 CaSi_2O_2N_2：Pr~(3+)的荧光性能78-79

4.

3.2 CaSi_2O_2N_2：Er~(3+)的荧光性能79

4.

3.3 CaSi_2O_2N_2：Dy~(3+)的荧光性能79-80

4.

3.4 CaSi_2O_2N_2：Sm~(3+)的荧光性能80

4.4 在CaSi_2O_2N_2基质中,镧系离子的4f基态以及最低5d激发态的能级位置80-82

4.1 镧系离子能级分布的推导策略介绍81

4.2 CaSi_2O_2N_2中镧系离子能级分布81-82

4.5 CaSi_2O_2N_2：Yb~(2+)的合成及荧光性能82-83

4.6 CaSi_2O_2N_2：Tb~(3+),Ce~(3+)的荧光性能83-84

4.7 小结84-86

参考文献86-89
第五章 Si-N的CaAl_2O_4：Eu~(2+)荧光粉的探讨89-99

5.1 荧光粉的制备89-90

5.2 结果与讨论90-94

5.

2.1 产物的成相浅析90

5.

2.2 SiN-CaAl_2O_4：Eu~(2+)荧光粉的室温发光特性90-91

5.2.3 共掺Si-N后CaAl_2O_4：Eu~(2+)荧光性能提升的理由91-93
5.2.4 采取NH3作为反应气氛对Ca_(0.99)Eu_(0.01)Al_(2-x)Si_xO_(4-x)N_x性能的影响93-94
5.3 共掺Si-N对CaAl_2O_4：Eu~(2+),Ln~(3+)荧光粉荧光强度和余辉性能的影响94-95
5.3.1 共掺Si-N对于CaAl_2O_4：Eu~(2+),Sm~(3+)性能的影响94-95
5.3.2 共掺Si-N对于CaAl_2O_4：Eu~(2+),Ln~(3+)性能的影响95

5.4 小结95-96

参考文献96-99
第六章 硅酸盐CaSiO_3和Ca_2SiO_4基质荧光粉荧光性能的初步探讨99-107

6.1 CaSiO_3基质荧光材料的制备及性能探讨99-102

6.1.1 Ce~(3+)及Tb~(3+)激活的CaSiO_3荧光材料的成相99-100
6.1.2 Ce~(3+)或者Tb~(3+)激活的CaSiO_3的荧光性能100-101
6.1.3 Ce~(3+)和Tb~(3+)共激活的CaSiO_3的荧光性能101-102
6.

1.4 Mn~(2+)在CaSiO_3中的发光行为102

6.2 Ca_2SiO_4基质荧光材料的荧光性能102-104
6.

2.1 Ca_2SiO_4基质荧光材料的合成与成相浅析102-103

6.

2.2 Ca_2SiO_4：Ce~(3+),Tb~(3+)的荧光性能103-104

6.3 小结104-105
参考文献105-107
第七章 全文总结与展望107-109

7.1 总结107-108

7.2 不足和展望108-109

学习期间取得的主要探讨成果109-110
致谢110