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稀土掺杂Ba9(Y,Lu)2Si6O24晶体结构与发光特性研究

批准号:
11404351
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘永福
学科分类:
光谱学与固体发光
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
张烨、胡皓阳、吴萌蕾、黄武超、龚文武

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
白光LED被认为是新一代固态照明的首选光源。在紫外芯片上涂覆发射蓝、绿、红三种颜色的单一荧光粉,可以解决白光LED色彩漂移的问题,且白光具有高的显色指数和理想色温。但这种荧光粉的红光成分通常不足,导致荧光粉整体的发光效率较低,进而影响白光的效率。本项目拟在Ba9(Y,Lu)2Si6O24:Ce3+/Eu2+蓝绿荧光粉的基础上,共掺杂Mn2+/Pr3+橙红发光中心,利用Ce3+/Eu2+向Mn2+/Pr3+的能量传递,获得红光成分充足的全光谱发射,实现光谱分布的调控。通过研究能量传递和发光动力学过程,总结光谱调控机理,优化光谱调控方案及材料制备工艺,为研制具有自主知识产权的高效荧光材料提供物理依据。
英文摘要
White LED is regarded as a new lighting source for the next generation. UV LED chips combined with phosphors that containing blue, green, and red emissions exhibit ideal white light with high color rendering and low color temperature. However, the efficiency of these phosphors is too low. Basing on the high efficient blue-green phosphor Ba9(Y,Lu)2Si6O24: Ce3+/Eu2+, we propose codoping the orange-red emission centers of Mn2+ and Pr3+ to realize the full color emission and the controllable of the emission spectra through the energy transfers from Ce3+/Eu2+ to Mn2+/Pr3+. On the studies of the energy transfers dynamical processes, we will reveal the dependence of the luminescence spectral distribution on activator concentrations and optimize the emission spectra for the application of white LEDs. The present project will provide a strong physical basis for achieving our self-owned novel luminescent materials with high efficiency.
LED固态照明器件具有高效、节能、环保等优点,经过十多年发展已基本取代传统白炽灯、荧光灯而成为新一代照明光源。荧光粉具有波长转换功能,在决定LED白光性能如显色指数、色温、效率等方面起着重要作用,是LED照明器件的关键材料之一,研发效率高和热稳定性较好的荧光粉一直是人们追求的目标。.本项目针对蓝光基LED照明器件中的蓝光危害和光谱缺失问题,选择全新的硅酸盐材料Ba9Lu2Si6O24(BLS),研究BLS晶体结构;Ce3+、Eu2+、Mn2+、Tb3+离子的发光特性、发光动力学过程。利用Tb3+-Tb3+量子剪裁和共振能量传递效应,获得了一种发光效率高达144%的绿色荧光粉,实现了可见光量子剪裁;首次在同类晶体结构材料中观察到Eu2+的异常红光发射,采用低温光谱和低温荧光衰减手段追溯到了红光来源;在此基础上,通过Ce3+/Eu2+/Mn2+共掺获得了单一白光。.本项目开发出一种新型BLS:Ce3+青色荧光粉,荧光内量子效率大于90%,85℃/85%RH条件老化1600小时以上的光衰小于10%。160℃时,荧光量子效率可维持室温的94%,表现出高效率和高热稳定性。仅采用该青色荧光粉与红粉复合,在NUV芯片上获得显色指数90以上的白光。基于对BLS第一性原理电子结构计算和理解,结合光谱学的实验表征手段,提出一种计算宽带隙无机非金属材料基体带隙的方法,并揭示了材料发光的热稳定性机理,除了热和声子相互作用可引起发光猝灭外,由热引起的材料吸收率下降是导致发光材料热猝灭的另一个原因。.在本项目资助下还开展交流LED用余辉荧光粉研究,将Gd3Al2Ga3O12:Ce3+黄色余辉荧光粉的内量子效率由报道的45%提升至82%,这为解决交流LED频闪问题提供了一种具有潜在价值的稀土发光材料。.在本项目资助下共发表SCI论文共计24篇,IF>3的13篇,其中2篇封面文章,1篇封底文章;申请发明专利6项,4项已授权。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Structure and luminescent properties of Ca3Bi(PO4)3:Sm3+ orange phosphor
Ca3Bi(PO4)3:Sm3橙色荧光粉的结构与发光性能
DOI: 10.1007/s10854-016-5865-7
发表时间: 2017-02-01
期刊: JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS
影响因子: 2.8
作者: [Zou, Xiao, He, Lihua, Lin, Dunmin]
通讯作者: Lin, Dunmin
Morphology-controlled synthesis, growth mechanism and fluorescence of YF3:Eu3+, Bi3+
YF3:Eu3 、 Bi3 的形貌控制合成、生长机制和荧光
DOI: 10.1016/j.materresbull.2017.08.014
发表时间: 2017-11-01
期刊: MATERIALS RESEARCH BULLETIN
影响因子: 5.4
作者: [He, Lihua, Xia, Li, Lin, Dunmin]
通讯作者: Lin, Dunmin
An excellent cyan-emitting orthosilicate phosphor for NUV-pumped white LED application
适用于 NUV 泵浦白光 LED 应用的优异青色发射原硅酸盐荧光粉
DOI: 10.1039/c7tc04168c
发表时间: 2017-12-21
期刊: JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
影响因子: 6.4
作者: [Liu, Yongfu, Silver, Jack, Jiang, Haochuan]
通讯作者: Jiang, Haochuan
Origin and Luminescence of Anomalous Red-Emitting Center in Rhombohedral Ba9Lu2Si6O24:Eu2+ Blue Phosphor
菱面体Ba9Lu2Si6O24:Eu2蓝色荧光粉中异常红光发射中心的起源和发光
DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b01196
发表时间: 2016-09-05
期刊: INORGANIC CHEMISTRY
影响因子: 4.6
作者: [Liu, Yongfu, Zhang, Changhua, Jiang, Haochuan]
通讯作者: Jiang, Haochuan
共 21 条
    激光照明用YAG:Ce/LuAG:Ce荧光陶瓷发光性能调控与饱和机理研究
    宽带近红外LED用Ca3Sc2Si3O12:Cr3+组分设计和发光性能调控机理研究
    国内基金
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