Tb3+-Yb3+摻雜的鋁酸鹽基及鉬酸鹽基熒光粉的制備與發(fā)光性能研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源問題日益突出。為了解決能源問題，一方面，需要開發(fā)新能源，提高能源利用率；另一方面，需要對(duì)現(xiàn)有能源合理利用，促進(jìn)節(jié)能減排。
　　就新能源的開發(fā)來說，太陽能作為清潔可再生的新能源有著巨大的市場(chǎng)需求，太陽能電池的使用實(shí)現(xiàn)了光能向電能的轉(zhuǎn)換并受到了各行各業(yè)的歡迎。其中以硅太陽能電池的應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)楣杼柲茈姵鼐哂邢鄬?duì)較高的光電轉(zhuǎn)換效率。但是，由于硅材料的帶隙與太陽光子能量的失配性，硅太陽能電池現(xiàn)有的效率仍然

2、不能滿足大規(guī)模的使用。根據(jù)理論和實(shí)驗(yàn)研究，硅太陽能電池結(jié)合理想的光子轉(zhuǎn)換材料可以有效提高電池效率。因此，利用具有量子剪裁效應(yīng)的下轉(zhuǎn)換熒光材料來提高硅太陽能電池效率成為近年來熒光材料和太陽能電池領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。
　　就能源的節(jié)約來說，白光 LED(發(fā)光二極管)的使用可大幅節(jié)省電能。白光 LED作為第四代的綠色光源，超越了傳統(tǒng)的照明，受到了人們的普遍重視。作為白光 LED的三基色熒光粉之一，綠色熒光粉可以用于綠光 LED的封裝

3、，也可以用于近紫外光激發(fā)的白光LED的封裝。因此，開發(fā)新型的綠色熒光粉具有重要的研究意義。
　　基于以上研究背景，本學(xué)位論文選擇合成簡(jiǎn)便、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的鋁酸鹽及具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及基質(zhì)敏化作用的鉬酸鹽作為基質(zhì)，通過摻雜稀土離子Tb3+和Yb3+而制備具有不同發(fā)光性質(zhì)和應(yīng)用前景的近紅外量子剪裁熒光粉和LED用綠色熒光粉。具體的研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　利用溶膠凝膠法和燃燒法分別制備了 Sr3Al2O6:Tb3

4、+,Yb3+和 CaMoO4:Tb3+,Yb3+近紅外量子剪裁熒光粉以及MgMoO4:Tb3+綠色熒光粉，通過X射線衍射分析(XRD)、激發(fā)光譜(PLE)、發(fā)射光譜(PL)、等手段測(cè)定并表征了熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)及其發(fā)光特性。
　　采用溶膠凝膠法制備了Sr3Al2O6:Tb3+,Yb3+近紅外量子剪裁熒光粉。通過物相分析得出該熒光粉具有純相結(jié)構(gòu)，所摻雜的Tb3+和Yb3+并沒有改變Sr3Al2O6的晶體結(jié)構(gòu)，所有樣品均為立方結(jié)構(gòu)；PL

5、光譜和Tb3+的熒光壽命衰減曲線證明Tb3+離子對(duì)Yb3+離子存在明顯的合作能量傳遞過程和量子剪裁效應(yīng)。由于這種量子剪裁效應(yīng)，引起了Yb3+離子位于1012 nm的近紅外發(fā)光，其中，Tb3+、Yb3+離子之間的能量傳遞效率為35.9％，量子剪裁效率為135.9%。近紅外光譜的分析得出熒光粉中Yb3+離子的最佳摻雜濃度為0.06 mol。
　　采用燃燒法制備了CaMoO4:Tb3+,Yb3+近紅外量子剪裁熒光粉。通過物相分析得出該熒

6、光粉具有純相結(jié)構(gòu)，所摻雜的Tb3+,Yb3+并沒有改變CaMoO4的晶體結(jié)構(gòu)，所有樣品均具有白鎢礦結(jié)構(gòu)；PL光譜和Tb3+的熒光壽命衰減曲線證明Tb3+離子對(duì)Yb3+離子存在明顯的合作能量傳遞過程和量子剪裁效應(yīng)。由于這種量子剪裁效應(yīng)，引起了Yb3+離子位于997 nm的近紅外發(fā)光，其中，Tb3+、Yb3+離子之間的最佳能量傳遞效率為60.4%，量子剪裁效率為160.4%。作為敏化劑的Tb3+離子加強(qiáng)了處于近紅外光譜區(qū)域的Yb3+的發(fā)光強(qiáng)

7、度，同時(shí)得到Y(jié)b3+離子的最佳摻雜濃度為0.08 mol。
　　采用燃燒法制備了MgMoO4:Tb3+綠色熒光粉，對(duì)Tb3+的摻雜濃度、合成溫度、保溫時(shí)間及檸檬酸用量進(jìn)行了分析探討，并得出了最佳的參數(shù)。通過物相分析得出該熒光粉具有純相結(jié)構(gòu)，所摻雜的Tb3+并沒有改變 MgMoO4的晶體結(jié)構(gòu)；在光致發(fā)射譜中得出Tb3+的特征發(fā)射峰中，5D4-7F5的發(fā)射最強(qiáng)，而5D4-7F5，5D4-7F4和5D4-7F3比較低；利用CIE1931