白光LED作为一种新型固体光源,具有高效、节能、环保、寿命长等优点,在照明和显示领域有巨大的应用前景。荧光粉作为白光LED关键材料之一,直接决定了白光LED显色性、色温、使用寿命和光效。氮氧化物具有物理化学性质稳定,吸收光范围大,与蓝光/近紫外LED芯片匹配度较好等优点,是一种极具潜力的LED用荧光材料,近年来引起广泛关注。本文围绕Eu²⁺激活的SrSi₂O₂N₂荧光材料的制备工艺和发光性能展开探索,系统研究了SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺的制备工艺,基质阳离子共掺SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺和多激活剂共掺SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺的发光性能以及SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺的发光热稳定性。主要的研究工作及成果包括以下几个方面:1.采用硅粉一步反应法和硅酸锶前驱物法制备SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光粉,研究发现SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺物相对原料中氧的含量非常敏感。一步反应法中采用硅粉作为硅源,成功制备单一相SrSi₂O₂N₂。前驱物法制备样品在2θ=28.2°出现明显杂相,杂相是由前驱物法采用硅酸锶作为原料的高含氧量所致。2.一步反应法原料组分中硅粉含量对SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺物相和发光性能有明显影响。随着原料中硅粉的增加,SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺物相的富氮相衍射峰强度逐渐增加,发光性能也随之提高。3.烧结温度和助熔剂是一步反应法制备SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺的重要因素。选取BaF2、NH4Cl、H3BO3作为助熔剂,在1350¹425℃烧结温度下制备SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺。1350℃烧结温度下能制备SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺,适当升高温度有助于提高样品发光性能。助熔剂对SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺制备有重要影响,助熔剂加入有利于1350℃低温下样品的生成,1425℃烧结温度下,助熔剂的添加会引起样品发光性能的下降。比较BaF2,H3BO3和NH4Cl三种助熔剂的效果,实验表明BaF2是一种较好的助熔剂。使用BaF2,H3BO3和NH4Cl作为助熔剂均存在最佳制备温度,其中H3BO3为1350℃,BaF2和NH4Cl为1400℃。4.硅酸锶前驱物中Eu离子的不同价态(Eu²⁺/Eu³⁺)及前驱物基质中部分Ba²⁺取代Sr²⁺对最终产物的发光性能有显著影响。与Sr2Si O4:Eu²⁺前驱物相比,Sr2SiO4:Eu³⁺前驱物中存在电荷不平衡缺陷,Sr1.95Ba0.05Si O4:Eu²⁺前驱物中存在晶格膨胀缺陷,两种缺陷的单独存在都能提高SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺发光强度,但在共存时引起样品发光性能的轻微下降。Eu²⁺掺杂浓度超过3%时,前驱物中缺陷作用机制的影响不明显,浓度猝灭成为荧光粉发光性能下降的主要原因。5.阳离子基质共掺杂对SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光粉发射光谱调控和性能改进有重要作用。碱土金属离子Ca²⁺的掺入能调控SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺发光。制备Sr_1-xCa_xSi₂O₂N₂:Eu²⁺样品,Sr/Ca能以任意比例相互掺入,形成连续的固溶体Sr_1-xCa_xSi₂O₂N₂:Eu²⁺,随着Ca含量增加,Sr_1-xCa_xSi₂O₂N₂:Eu²⁺发射峰从530nm逐渐红移到540nm;共掺Re³⁺（Re=Y,La,Gd）不发光稀土离子能有效提高Sr_1-xCa_xSi₂O₂N₂:Eu²⁺发光性能。1%Y³⁺离子的掺入能有效提高Sr_1-xCa_xSi₂O₂N₂:Eu²⁺发光强度,随着Ca含量的增加,共掺Y³⁺离子对Sr_1-xCa_xSi₂O₂N₂:Eu²⁺发光强度提高程度也随之增加（20⁸0%）。对于CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺,Y³⁺掺入既能稳定Eu²⁺价态,避免其氧化为Eu³⁺,又能减小因Eu²⁺取代Ca²⁺后晶格膨胀引起的应力,提高Eu²⁺离子在CaSi₂O₂N₂晶体中的溶解度,从而提高样品发光强度。对于SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺,Y³⁺的掺入主要起到稳定Eu²⁺价态的作用,对样品发光性能的提高程度较CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺小;研究共掺Y³⁺离子浓度对SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺0.01和SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺0.05发光性能的影响,随着共掺Y³⁺浓度升高,SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺0.01和SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺0.05发光强度出现先增加后降低的现象,最佳浓度均为1%。不同的是,Y³⁺掺入对5%Eu²⁺样品发光强度的提高更为显著;比较1%浓度Re³⁺（Re=Y,La,Gd）不发光稀土离子掺入对SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺和CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺性能的影响。Re³⁺共掺的CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺发光性能有明显提高,而共掺Re³⁺对SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺发光影响不显著。6.Ce³⁺在双激活剂共掺的SrSi₂O₂N₂荧光材料中是一种较好的敏化剂。研究Ce/Eu,Ce/Tb共激活的SrSi₂O₂N₂发光性能,结果表明Eu/Ce和Ce/Tb之间均发生有效能量传递,方向为Ce向Eu,Tb传递。计算Ce/Eu能量转化效率,研究其能量传递机制为电偶极-电偶极相互作用。在此基础上研究电荷补偿剂Li+/Na+/K+加入对SrSi₂O₂N₂:Ce²⁺/Eu³⁺发光性能影响,掺入电荷补偿剂样品的发光性能有明显提高,Li+的作用最好。7.对样品发光热稳定性实验研究充分说明SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺是一种具有稳定物理化学性和良好温度猝灭性的发光材料。SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺猝灭温度超过200℃,Eu²⁺浓度对SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺的温度猝灭有一定影响,与1%Eu²⁺样品相比,5%Eu²⁺样品在300℃时发光性能下降更快;少量Ba²⁺掺入明显提高SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光粉在高温时（200³00℃）的发光性能,原因是Ba²⁺掺入引起的晶格膨胀导致Eu-（O/N）键长变长;SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光粉在不同测试温度（100³00℃）下保温不同时间后的实时发射光谱具有独特的规律:300℃时样品的发光强度随保温时间的增加而增加,低于300℃时（100²50℃）保温后样品发光性能略有下降。