白光LED用荧光红粉的制备与发光性能本科毕业设计 精品.docx

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白光LED用荧光红粉的制备与发光性能本科毕业设计精品

分类号：

TU05UDC:

D10621-408-（2012）1999-0

密级：

公开编号：

2008034039

成都信息工程学院

学位论文

白光LED用SrMoO4:

Eu3+荧光红粉的制备与发光性能

论文作者姓名：

申请学位专业：

材料物理

申请学位类别：

工学学士

指导教师姓名（职称）：

论文提交日期：

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

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指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

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按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

白光LED用SrMoO4:

Eu3+荧光红粉的制备与发光性能

摘要

白光LED具有寿命长、功耗低、响应快、尺寸小、抗冲击性好和无汞污染等优势，被称为第四代光源。

本文介绍了1000°C下保温5h，掺Eu3+钼酸锶的制备流程，采用高温固相烧结法制备了高显色白光LED用EuxSr1-xMoO4（x=0.01、0.05、0.10、0.15、0.20）红粉，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）荧光分光光度计（PL）、红外射线仪（IR）、色度仪，测试了钼酸盐红色荧光粉的结构，表面形貌以及光学性能，分析了掺杂不同比例Eu3+对钼酸锶发光性能的影响。

研究发现都显示出下转换发光特性，当x=0.20时荧光发射强度最高；在500～700nm激发波长范围内，红粉都测得5个发射峰，在近紫外光范围内均有很强的能量吸收，红粉最强发射峰位于613nm处对应于Eu3+的7F0→5D2跃迁，非常适合白光LED的制造。

关键词：

白光LED；荧光红粉；钼酸盐；发光性能

PreparationandOpticalPropertiesofSrMoO4:

Eu3+RedPhosphorforWhiteLEDs

Abstract

Becauseoftheadvantagesoflonglifetime,lowpowerconsumption,fastresponse,smallsize,great impactproperty,environmentalprotection,andsoon,whitelightemittingdiodeisconsideredasthefourthgenerationlightingsource.InthisworkitisintroducedthattheprocedureemployedinthesynthesisofSEMOpowders,whichheattreatedat1000°Cfor5h.EuxSr1−xMoO4（x=0.0,0.05,0.10,0.15,0.20）（SEMO）redphosphor,whichappliedincolorwhiteLED,wereproducedbythehightemperaturesolid-statemethod.ThestructuralevaluationsoftheSEMOpowdersweredeterminedthroughX-raydiffractometer（XRD）,thecharacterizationofsurfaceappearancethroughthescanningelectronmicroscope（SEM）andthe opticalpropertieswereobtainedinaspectrofluorometer（PL）,aFouriertransforminfrared（FTIR）spectrometerandacolorimeter.TheroleoftheEu3+concentrationontheSrMoO4:

EuphosphorpropertieswasStudied.Itispresentedthatdown-conversionluminescenceinallsamples.Itreachesthemaximumofemissionwhenx=0.20.Therearefivesharppeaksofemissionforallsampleswhenexcitationwavelengthisfrom500to700nm.Besides,astrongabsorptionhappenedinultravioletregion.Thepeakformaximumofemissionrelatedtothe7F0→5D2transitionlocatedat613nm,whichisfoodforproductionofwhiteLEDs.

Keywords:

whiteLEDs;redphosphor;molybdate;opticalproperties

论文总页数：

16页

1引言

白光LED由于其具有节能、环保、长寿命、体积小等优异的特点而引起人们的广泛关注，被称为第四代照明光源。

荧光粉涂敷光转变法已经成为获取白光LED的主流，同时也给荧光粉的发展带来了新的，更广阔的空间。

传统白光LED若要完全取代荧光灯成为新一代室内照明光源，除需要降低成本外，还需要白光LED具有更高的照明效率、显色指数以及白光发射的色温具有更好的可调节性等。

此外，已经商业化的由蓝光LED+黄色荧光粉组合发光的白光LED本身存在一些缺陷，而紫外和近紫外体系的白光LED则成本较低、颜色控制较蓝光LED容易、色彩均匀度佳、显色性好等优点。

因此，紫外和近紫外体系的白光LED取代传统蓝光LED+黄色荧光粉系统也是白光LED发展的趋势。

为了合成理想的白光和形成较好的色纯度，所需要的红、绿、蓝荧光粉的质量之比为8:

1:

1。

此外，在近紫外光的激发下红色荧光粉Y2O2S:

Eu3+性能不稳定、寿命不长。

红色荧光粉Y2O2S:

Eu3+这些不足已经成为制约白光LED发展的主要瓶颈。

因此，研究新型的能与紫外（近紫外）LED相匹配的红色荧光粉具有重要的理论和现实意义。

本论文系统的研究了现有红色荧光粉SrMoO4:

Eu3+体系的制备方法和它们的光谱性能等，并得出相关研究结论。

2LED的发光原理及特性

如图2-1所示：

红、绿、蓝三色同时发光就可以得到白光。

黄色

绿色

蓝色

紫红

湖蓝

白

红色

图2-1光的三原色

2.1LED的发光原理及主要参数

2.1.1半导体学基础

固体，按导电能力可以分成导体、绝缘体和介于二者之间的半导体三种，不同材料的电阻率有很大的差别，通常把电阻率为10-610-3Ω∙cm的物质称为导体；电阻率在1012Ω∙cm以上的物质称为绝缘体；电阻率介于导体和绝缘体之间的物质则称为半导体。

2.1.2LED的结构

LED的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。

当在电极上加上正向偏压之后，电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子形式将多余的能量转化为光能。

LED的发光过程包括3个部分：

正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。

微小的半导体芯片被封装在结晶的环氧树脂中，当电子经过该芯片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。

电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。

光子的能量反过来与光的颜色对应，在可见光的频谱范围内，蓝光、紫光携带的能量最多，橙光、红光携带的能量最少。

由于不同的材料具有不同的能量，从而能够发出不同颜色的光。

2.1.3LED的发光原理

LED是由-族化合物半导体制成的，其核心是PN结。

因此，它具有一般PN结的I-V特性，即正向导通、反向截止和击穿特性。

此外，在一定条件下，它还具有发光特性。

PN结根据其端电压构成一定的势垒，当正向偏置时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。

由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，因此出现大量电子向P区扩散，造成对P区少数载流子的注入。

这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放。

图2-2所示为PN结发光的原理[]。

图2-2LED发光原理示意图

PN结对电子和空穴具有不同高度的势垒，这两个势垒均很小，但空穴的势垒比电子的势垒小得多，而且空穴不断的P区向N区扩散，得到搞得注入效率。

N区的电子注入P区的速率却较小，这样N区的电子就跃迁到价带与注入的空穴复合，而发射出由N型半导体能量所决定的光。

由于P区的能量大，光无法发到导带，因此不发生光吸收，从而可直接投射出LED外，减少了光能的损失。

2.1.4LED的主要参数与特性

LED是利用化合物材料制成PN结的光电器件，它具备PN结型器件的电学特性（I-V特性、C-V特性）、光学特性（光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性）以及热学特性。

2.2LED的光学特点

2.2.1LED的发光颜色

白光虽然有比较完美的颜色特性，但它在一定程度上会损害适应暗光的视觉，在光源熄灭后，视觉需要一定的时间来重新适应。

红光通常用于夜视。

因为红光不会引起瞳孔过分收缩，且一旦红光熄灭眼睛不需要重新调节以适应黑暗。

红色也通常在单色相片处理时被用来作“安全”颜色，因为它不会损坏正在冲印的底片。

黄光有红光和白光的部分优点，黄光另外的一个优点是当阅读时可以减少因为长时间阅读而导致眼睛疲劳的反射光。

绿光也可以用作夜视光，特别适用于在夜晚阅读地图或图表，容易被夜视装备发现，但很容易被人眼发现，绿光的亮度比红光要低。

蓝光可被用作在夜晚阅读地图和通常很受军事人员青睐，因为蓝光增加了对比度的水平，它还可以用作戏院和演出时的后台工作灯色。

红外线红光与夜视装备一起使