nalamgwo6tm3+dy3+双钙钛矿荧光粉的制备及光谱调控【字数：10419】
摘 要本实验采用高温固相法合成了一系列的Tm3+，Dy3+共掺的NaLaMgWO6:Tm3+, Dy3+双钙钛矿荧光粉。结果发现，当Tm3+的掺杂量为4%，Dy3+的掺杂浓度为10%时，在359nm光激发下，得到的色坐标（0.2749，0.3757），与理想白光的色坐标（0.33，0.33）最相近，发出的光为暖白光。对该荧光粉的发光性能进行深入的探究，发现Tm3+和Dy3+之间存在能量传递。通过计算，Tm3+→Dy3+的最大能量传递效率为86%。共掺Tm3+和Dy3+时，无论其中的哪种离子增大，荧光寿命都随掺杂离子的浓度的增大而减小。对NaLa0.88MgWO60.02Tm3+,0.1Dy3+进行了高温荧光的测试，发现随着温度的升高，荧光粉的发射强度减弱。温度达到200℃时，发射强度约为室温时的60%。
目 录
第一章 引言1
1.1 发光的基本原理1
1.2 光致发光1
1.3 LED的结构和发光原理1
1.4 白光LED实现原理2
1.5 白光LED荧光粉的发展2
1.6 稀土发光材料简介3
1.6.1 稀土发光材料的分类3
1.6.2 稀土发光材料的优点3
1.6.3 稀土发光基本原理4
1.7 荧光粉的制备方法5
第二章 实验部分7
2.1 主要试剂7
2.2 仪器设备7
2.3 实验步骤7
第三章 结果与讨论9
3.1 单掺Tm3+的NaLa1xMgWO6:xTm3+荧光粉的性能分析9
3.1.1 物相分析9
3.1.2 发光性能分析9
3.1.3 色坐标10
3.2 共掺杂荧光粉NaLa0.98yMgWO6:0.02Tm3+，yDy3+的性能分析11
3.2.1 物相分析11
3.2.2 发光性能分析12
3.3 共掺杂荧光粉NaLa0.9zMgWO6:zTm3+，0.1Dy3+的性能分析12
3.3.1 发光性能分析12
3.3.2 色坐标13
3.4 共掺杂荧光粉 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
NaLa0.98yMgWO6:0.02Tm3+，yDy3+的能量传递机理15
3.5 共掺杂Tm3+,Dy3+的NaLaMgWO6荧光粉的寿命16
3.6 共掺杂荧光粉NaLa0.88MgWO6：0.02Tm3+，0.1Dy3+的高温荧光18
第四章 结论19
参考文献20
致谢22
第一章 前言
1.1发光的基本原理
物体受到能量的激发后，如果不发生化学变化，它总是要恢复到原来的状态。在这一过程中，就有能量的释放。如果能量以光的形式释放出来，那么，这种现象就称为发光。换句话说，发光过程指的就是有多余能量的物体将多余的能量以光的形式释放出来的过程。这一过程会持续一定的时间[1]。
发光材料是由基质和少量作为发光中心的掺杂离子（激活剂）组成。还可以掺入一种或几种掺杂离子来改善发光性能。发光过程有发射和激发两个过程。发射是指物质中的激活离子由较高能态向较低能态恢复的过程；而激发是指激活离子吸收能量跃迁到较高的能态。
1.2 光致发光
常见的发光材料一般是由基质和作为发光中心的稀土离子（也称为激活剂）组成的。当发光材料被外部光源照射时，基质就会吸收能量，而后将能量传递给激活剂，激活剂受到激发，跃迁至激发态后，再通过光辐射（发射光子）的形式从激发态返回到基态，这就是光致发光的过程。
当然，也有激活剂难以吸收基质中能量的情况，此时，可以在基质中加入敏化剂，敏化剂从基质中吸收能量后，将能量传递给激活剂，激活剂吸收能量之后跃迁至激发态，然后再通过光辐射的形式跃迁到基态，同时还伴有非辐射跃迁，将能量以热的形式释放出来。
激活剂吸收能量后，激发态的寿命会很短，一般只有108秒，就会返回基态并放出光子，这就是荧光现象。把激发光源切断后，荧光现象就会立刻停止。如果被激发的发光材料在切断激发光源后还能继续发光，这种现象叫磷光。有时候，磷光现象可以持续数十分钟甚至数小时，这种发光材料就是长余辉发光材料。
1.3 LED的结构和发光原理
LED（发光二极管）可以直接将电能转化为光能，核心结构是一块电致发光的半导体晶片，置于一个有引线的架子上，在四周用环氧树脂进行密封以保护内部芯线，因此，LED具有很好的抗震性能。半导体晶片由p型半导体和n型半导体组成，p型半导体以空穴为主，n型半导体中电子占据主导地位，两部分半导体结合形成一个pn结。当LED开始工作时，pn结的动态平衡被打破。p型半导体中的空穴和n型半导体中的电子相互迁移并重新结合。在这个过程中，多余的能量以光子的形式释放，从而将电能转换为光能，这是LED照明的原理[2]。
1.4 白光LED实现原理
LED在照明和显示领域具有广泛的运用，以其耗电量少、发光效率高、寿命长、绿色环保等优点而成为新一代光源[3]。目前，生活中的照明光源大部分都是白色光源。白光并非是单色光，而是由两种或两种以上的单色光复合而成。根据三基色原理和光色互补原理，将红、绿、蓝三色混合或同时将黄、蓝光混合，都可以获得白光。
如图11所示，应用比较广泛的LED实现白光的主要方式有三种[47]：
（1）蓝LED涂敷黄色荧光粉法
将黄色YAG：Ce3+荧光粉涂敷在InGaN蓝光LED上，通电后，在蓝光的激发下荧光粉产生黄光，将剩余的蓝光和黄光以一定比例混合，就可以得到白光。该方法是目前商业化LED最主要的得到白光的方式。此法制备相对简单，技术较成熟，稳定性高，但是此法获得的白光会偏黄或偏蓝，需要严格控制黄色荧光粉粉末的用量。
（2）紫外LED涂敷三基色荧光粉法
该方法的发光原理和荧光灯相似。用紫外光分别激发红绿蓝三种颜色的荧光粉，将产生的红绿蓝三种颜色的单色光以一定的比例混合后，可以产生白光。
目 录
第一章 引言1
1.1 发光的基本原理1
1.2 光致发光1
1.3 LED的结构和发光原理1
1.4 白光LED实现原理2
1.5 白光LED荧光粉的发展2
1.6 稀土发光材料简介3
1.6.1 稀土发光材料的分类3
1.6.2 稀土发光材料的优点3
1.6.3 稀土发光基本原理4
1.7 荧光粉的制备方法5
第二章 实验部分7
2.1 主要试剂7
2.2 仪器设备7
2.3 实验步骤7
第三章 结果与讨论9
3.1 单掺Tm3+的NaLa1xMgWO6:xTm3+荧光粉的性能分析9
3.1.1 物相分析9
3.1.2 发光性能分析9
3.1.3 色坐标10
3.2 共掺杂荧光粉NaLa0.98yMgWO6:0.02Tm3+，yDy3+的性能分析11
3.2.1 物相分析11
3.2.2 发光性能分析12
3.3 共掺杂荧光粉NaLa0.9zMgWO6:zTm3+，0.1Dy3+的性能分析12
3.3.1 发光性能分析12
3.3.2 色坐标13
3.4 共掺杂荧光粉 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
NaLa0.98yMgWO6:0.02Tm3+，yDy3+的能量传递机理15
3.5 共掺杂Tm3+,Dy3+的NaLaMgWO6荧光粉的寿命16
3.6 共掺杂荧光粉NaLa0.88MgWO6：0.02Tm3+，0.1Dy3+的高温荧光18
第四章 结论19
参考文献20
致谢22
第一章 前言
1.1发光的基本原理
物体受到能量的激发后，如果不发生化学变化，它总是要恢复到原来的状态。在这一过程中，就有能量的释放。如果能量以光的形式释放出来，那么，这种现象就称为发光。换句话说，发光过程指的就是有多余能量的物体将多余的能量以光的形式释放出来的过程。这一过程会持续一定的时间[1]。
发光材料是由基质和少量作为发光中心的掺杂离子（激活剂）组成。还可以掺入一种或几种掺杂离子来改善发光性能。发光过程有发射和激发两个过程。发射是指物质中的激活离子由较高能态向较低能态恢复的过程；而激发是指激活离子吸收能量跃迁到较高的能态。
1.2 光致发光
常见的发光材料一般是由基质和作为发光中心的稀土离子（也称为激活剂）组成的。当发光材料被外部光源照射时，基质就会吸收能量，而后将能量传递给激活剂，激活剂受到激发，跃迁至激发态后，再通过光辐射（发射光子）的形式从激发态返回到基态，这就是光致发光的过程。
当然，也有激活剂难以吸收基质中能量的情况，此时，可以在基质中加入敏化剂，敏化剂从基质中吸收能量后，将能量传递给激活剂，激活剂吸收能量之后跃迁至激发态，然后再通过光辐射的形式跃迁到基态，同时还伴有非辐射跃迁，将能量以热的形式释放出来。
激活剂吸收能量后，激发态的寿命会很短，一般只有108秒，就会返回基态并放出光子，这就是荧光现象。把激发光源切断后，荧光现象就会立刻停止。如果被激发的发光材料在切断激发光源后还能继续发光，这种现象叫磷光。有时候，磷光现象可以持续数十分钟甚至数小时，这种发光材料就是长余辉发光材料。
1.3 LED的结构和发光原理
LED（发光二极管）可以直接将电能转化为光能，核心结构是一块电致发光的半导体晶片，置于一个有引线的架子上，在四周用环氧树脂进行密封以保护内部芯线，因此，LED具有很好的抗震性能。半导体晶片由p型半导体和n型半导体组成，p型半导体以空穴为主，n型半导体中电子占据主导地位，两部分半导体结合形成一个pn结。当LED开始工作时，pn结的动态平衡被打破。p型半导体中的空穴和n型半导体中的电子相互迁移并重新结合。在这个过程中，多余的能量以光子的形式释放，从而将电能转换为光能，这是LED照明的原理[2]。
1.4 白光LED实现原理
LED在照明和显示领域具有广泛的运用，以其耗电量少、发光效率高、寿命长、绿色环保等优点而成为新一代光源[3]。目前，生活中的照明光源大部分都是白色光源。白光并非是单色光，而是由两种或两种以上的单色光复合而成。根据三基色原理和光色互补原理，将红、绿、蓝三色混合或同时将黄、蓝光混合，都可以获得白光。
如图11所示，应用比较广泛的LED实现白光的主要方式有三种[47]：
（1）蓝LED涂敷黄色荧光粉法
将黄色YAG：Ce3+荧光粉涂敷在InGaN蓝光LED上，通电后，在蓝光的激发下荧光粉产生黄光，将剩余的蓝光和黄光以一定比例混合，就可以得到白光。该方法是目前商业化LED最主要的得到白光的方式。此法制备相对简单，技术较成熟，稳定性高，但是此法获得的白光会偏黄或偏蓝，需要严格控制黄色荧光粉粉末的用量。
（2）紫外LED涂敷三基色荧光粉法
该方法的发光原理和荧光灯相似。用紫外光分别激发红绿蓝三种颜色的荧光粉，将产生的红绿蓝三种颜色的单色光以一定的比例混合后，可以产生白光。
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