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能源危机己经成为全球性的问题,因此,研究绿色节能环保的材料成为各研究领域的热点。在照明方面,发光二极管(LED)由于其光效高、节能环保以及寿命长等优点,成为取代白炽灯的新一代照明光源。目前市场上使用的白光LED主要是由蓝色芯片和黄色荧光粉组合而成,但此类白光LED由于缺少红色组成部分,造成显色指数低,色温偏高等缺陷。而目前人们使用的红色荧光粉多由稀土离子(如Eu3+或Sm3+)掺杂化合物组成,但由于稀土元素资源稀缺、价格昂贵等缺点,使得此类红色荧光粉的应用受到限制。近年来,Mn4+掺杂氧化物荧光粉由于其成本低、制备工艺简单以及发光性能良好等优点,成为研究热点。在植物生长照明方面,Mn4+掺杂氧化物荧光粉由于其宽且波长大的发射峰,成为植物生长用LED的潜在红色荧光粉。本文旨在通过高温固相法合成新型的Mn4+掺杂氧化物红色荧光粉,利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、电子扫描显微镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、荧光发射(PL)、荧光寿命(Decay Time)、变温荧光(Temperature-dependent PL)等表征手段对合成样品进行性能分析,并通过大量的理论计算,深入探讨样品的发光、淬灭等机理,并探讨其应用的潜能。主要研究内容如下:(1)采用高温固相法合成Ba2LaSb06:Mn4+红色荧光粉。XRD分析表明,合成的样品为纯相,没有杂相的衍射峰出现。样品在250-550 nm的范围内出现两个明显的激发峰,其中强度最大的激发峰位于355 nm,与白光LED用近紫外芯片的光(365 nm)相接近。样品在近紫外激发下,发射出位于678 nm的红光。随着Mn4+掺杂浓度的增大,样品的荧光寿命从0.141 ms下降至0.071 ms,微秒级的荧光寿命说明了 Mn4+中的电子跃迁属于禁带跃迁。通过分析计算可得样品的活化能(Ea)为0.359 eV,表明所得样品的热稳定性良好。样品的量子效率为20.2%,高于部分前人报道的红色荧光粉。最后对样品进行了封装处理,各数据都表明Ba2LaSb06:Mn4+荧光粉有望运用于白光LED.(2)通过高温固相法合成BaLaZnTa06:Mn4+红色荧光粉。所得样品的X射线衍射峰和标准卡片一致,说明所得样品为BaLaZnTa06晶体。样品在355 nm波长的激发下,发射出695 nm的深红光。分析得出红光的发射是由于Mn4+中3d轨道的2Eg→4A2电子跃迁造成,样品的荧光寿命值均属于微秒级,说明该电子跃迁属于禁带跃迁。测试得出样品的量子效率为16.1%。利用所得样品与365 nm近紫外芯片,并混合商用蓝、绿荧光粉得到白光LED器件,器件的各参数为发光效率:0.21 lm/W,显色指数:81.2,色温3803K。以上分析表明BaLaZnTa06:Mn4+荧光粉有望应用于商业生产中。(3)采用高温固相合成Ca2LaNbO6:Mn4+红色荧光粉。通过XRD分析可知,所得样品为Ca2LaNb06晶体,并为纯相。从UV-vis光谱中可知,Mn4+的掺杂对于Ca2LaNb06基质的光吸收影响较大。样品的激发峰位于355 nm处,这与商用近紫外芯片接近。在受光激发下,样品发射出685 nm的红光,这是由于Mn4+内部的电子跃迁造成的。通过变温荧光光谱分析可知,样品的活化能为0.315 eV,表明样品具有良好的热稳定性。最后对样品进行了白光LED封装处理,各参数为发光效率:0.53 lm/W,显色指数:87.9,色温4288K。以上分析均表明Ca2LaNb06:Mn4+红色荧光粉有望用于白光LED。(4)通过高温固相法合成 Ba2LaNb06:Mn4+与 Ba2LaNbO6:Mn4+,Yb3+荧光粉。XRD分析表明所得样品为纯相,且Mn4+取代Nb5+在Ba2LaNbO6晶格中位置,Yb3+取代La3+在晶格中的位置。两个样品的激发峰均位于352 nm处,表明样品可被商用LED近紫外芯片所激发。UV-vis的分析表明Mn4+对基质的吸收影响较大,而Yb3+的掺杂对基质的吸收影响较小。Ba2LaNbO6:Mn4+,Yb3+在352 nm的激发下,发射出677 nm的红光和998 nm红外光,分别与植物生长所需红光和红外光相吻合。计算得到Ba2LaNb06:Mn4+荧光粉的活化能为0.462 eV,表明该样品具有良好的热稳定性。通过掺杂不同浓度Mn4+和Yb3+的发射光谱和荧光寿命分析,证明了Mn4+和Yb3+之间存在能量传递作用。分析结果表明Ba2LaNb06:Mn4+,Yb3+荧光粉合成的LED有望运用于植物生长。