本学位论文的主要目标是研究适合于近紫外LED芯片三基色荧光粉。由于在实验中偶然发现了卤磷灰石的长余辉和光致变色特性,所以最后两章对此进行了研究。本文主要是采用高温固相法合成荧光粉,对于那些不宜用高温固相法合成的样品,采用了软化学方法来合成。利用XRD来确认合成样品的物相,利用漫反射光谱、激发与发射光谱和发光衰减来表征材料的发光特性。本论文所做的主要工作如下：1.合成了一系列Eu3+重掺杂的红色荧光粉,包括A3R(PO4)2和Li6Y(BO3)3(A=Na, K, R=Y, Gd)。这些荧光粉发光波长在612nm附近,这种发射波长兼顾流明效率和显色性,是三基色红光的最佳发射波长。通过提高Eu3+的掺杂浓度,这些荧光粉对～390nm近紫外光有较高的吸收效率。2.合成了Bi3+,Eu3+共掺的Y203和Ca4YO(BO3)3。Y2O3:Eu3+是量子效率接近1的优秀灯用荧光粉,而Y2O3:Bi3+可以高效地吸收近紫外光。它们二者结合在一起可以实现Bi3+对Eu3+的敏化。结果表明,Y2O3:Bi3+,Eu3+是一种可以用近紫外光激发的高效荧光粉,其发射波长可以通过调整Bi3+和Eu3+两种离子的浓度和激发波长来实现从蓝-青-绿-红-白的渐变。Ca4YO(BO3)3是与Y203非常相似的基质,虽然Bi3+和Eu3+单掺杂的Ca4YO(BO3)3都能高效发光,但是共掺的样品却不能。在此基础上,本文还进一步研究了Y2O3:Bi3+,Ln3+(Ln=Sm, Eu, Dy, Er, Ho)的发光特性以及Bi3+和Ln3+之间在类Y203基质中的能量传递问题。3.合成了SrMgAl10O17:Eu2+,Mn2+蓝绿色荧光粉。在近紫外激发下,这种荧光粉有两个分别位于～470和515nm的发射带,它们分别是Eu2+和Mn2+的发射带。这种荧光粉的发光颜色可以通过调整Eu2+和Mn2+的相对比例来实现蓝-青-绿的改变。由于Eu2+的发射光谱与Mn2+的吸收光谱相重叠,所以这种基质中存在Eu2+→Mn2+的能量传递。这种能量传递属于偶极-四极型。此外,本文还计算了能量传递效率和临界距离。4.研究了Ba5(PO4)3Cl:Eu2+,R3+(R=Y, La, Ce, Gd, Tb and Lu)长余辉材料。本文研究了Ba5(PO4)3Cl:Eu2+,R3+的光致发光,余辉发光和热释光,并在此基础上提出了余辉模型。在此模型中,一些Eu2+在紫外激发下发生电离成为Eu3+,其释放的电子被陷阱俘获。余辉由被俘获的电子与Eu3+的复合引起。此外,本文还讨论了共掺离子对余辉特性的影响和余辉浓度猝灭。5.研究了Ba5(PO4)3Cl:Eu2+,R3+(R=Y,La-Nd and Sm-Lu)的光致变色特性。这种材料可以在短电磁波照射下变成紫红色,在绿光辐照或热处理后又恢复原来的白色。本文提出了这种材料的变色模型。这种模型和长余辉模型很相似,但是由于在漂泊过程中没有观察到材料发光,所以这种模型不能完全采用长余辉模型。
