【摘 要】
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白光LED由于其发光效率高、寿命长、节能环保等优点而得到越来越广泛的关注。而荧光粉是白光LED的核心部分,因此,研制新型的白光LED用荧光粉具有重要的学术意义和实际应用前景。为了获得高显色指数和低相关色温的白光LED,目前,主要采用共掺发光离子和基质结构修饰两种方式对YAG:Ce3+体系进行改性,以增强其在红光区域的发射。本论文的主要目标是选择合适的石榴石结构基质,采用双掺或三掺发光中心离子的方式
【基金项目】
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国家自然科学基金（项目编号:10804099）； 浙江省重点科技创新团队（项目编号:2009R50002-19）；
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白光LED由于其发光效率高、寿命长、节能环保等优点而得到越来越广泛的关注。而荧光粉是白光LED的核心部分,因此,研制新型的白光LED用荧光粉具有重要的学术意义和实际应用前景。为了获得高显色指数和低相关色温的白光LED,目前,主要采用共掺发光离子和基质结构修饰两种方式对YAG:Ce3+体系进行改性,以增强其在红光区域的发射。本论文的主要目标是选择合适的石榴石结构基质,采用双掺或三掺发光中心离子的方式,合成适合于紫外或蓝光LED芯片激发的荧光转换型高显色指数LED用荧光粉。主要内容如下:1.采用高温固相法制备了MgY2Al4SiO12:Eu2+,Ce3+荧光粉,经XRD确认其为石榴石结构。在340 nm紫外光激发下,该荧光粉的发射光谱由两个谱带组成,其中心分别位于445 nm（蓝光）和565 nm（黄光）处,归结于Eu2+和Ce3+分别占据Mg2+、Y3+格位的4f~65d→4f~7和5d→4f跃迁。研究表明,Eu2+对Ce3+的能量传递是由于电偶极-电偶极相互作用。通过调节Eu2+和Ce3+的相对浓度,可以有效调控荧光粉的光色。当Eu2+和Ce3+的浓度分别为0.01和0.06时,荧光粉的色坐标为（0.285,0.345）。可见,MgY2Al4SiO12:Eu2+,Ce3+是一种适用于紫外LED芯片的双色可调单基质荧光粉。2.制备了MgY2Al4SiO12:Ce3+,Mn2+荧光粉,经XRD确定其为石榴石结构,并结合XPS和Rietveld结构精修进一步证实Mn2+占据的格位为十二面体的Mg2+格位。在460 nm蓝光激发下,该荧光粉的发射光谱由峰值分别位于565 nm和620nm的两个谱带组成,归属于Ce3+和Mn2+分别占据Y3+、Mg2+格位的5d→4f和d→d跃迁。研究表明,从Ce3+到Mn2+的能量传递机理是电偶极-电四极相互作用。通过调节Ce3+和Mn2+的相对浓度,可以有效调控荧光粉的光色,当Mn2+的浓度从0增加到0.15时,荧光粉的红光发射逐渐增强,发光颜色从黄光移动到橙红光。MgY2Al4SiO12:Eu2+,Ce3+是一种适用于蓝光LED芯片的光色可调荧光粉。3.制备了MgY2Al4SiO12:Eu2+,Ce3+,Mn2+荧光粉,并经XRD确定其为石榴石结构。在340 nm紫外光激发下,该荧光粉的发射光谱由Eu2+（445 nm）、Ce3+（565nm）和Mn2+（620 nm）的三个发射带组成,几乎覆盖整个可见光区。基于Eu2+→Ce3+,Ce3+→Mn2+和Eu2+→Mn2+的能量传递,可以通过调节三种发光离子的相对浓度来调谐荧光粉的发光颜色,其中Mg0.93Y1.94Al4SiO12:0.01Eu2+,0.06Ce3+,0.06Mn2+和Mg0.9Y1.94Al4SiO12:0.01Eu2+,0.06Ce3+,0.09Mn2+的光色最接近白光中心,色坐标分别为（0.333,0.343）和（0.349,0.339）。MgY2Al4SiO12:Eu2+,Ce3+,Mn2+是一种可调的紫外LED芯片激发的单基质白光荧光粉。
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