新型氧氮化物荧光粉性能研究和理论计算论文

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeResearchesandTheoreticalCalculationson(Oxo)nitridosilicatePhosphorsAuthor’sNameSpecialty：Supervisor：Finishedtime：Jia-YeTangMaterialsScienceProf．XinXuApr180，2013中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学

2、位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：厚塾生签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采

3、用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保蜜(——年)作者签名：庭耋￡竖签字日期：羽!．玉：S12星摘要随着能源危机以及环境污染的日益严重，作为能源消耗大户的照明显示领域引起了人们的关注和新一轮的研究热潮。发展新型绿色节能照明显示技术是解决这一难题的重要手段，近几十年来，以发光二极管(Lightemittingdiodes．LED)和等离子平板显示器(PlasmonDisplayPanels，PDP)为代表

4、的照明显示技术取得了突破性的发展。相比于传统技术，LED具有体积小、发热少、耗能低、工作时间长、显色性能优异等特点；而PDP则具备体积小、重量轻、亮度高、色彩还原性好、灰度丰富等优点，将成为未来大屏幕和3D技术的主流技术。因此，综合能源、环境和成本等因素的考虑，新型照明显示技术将成为这一领域内的主流技术。光转换材料作为照明和显示技术领域中的重要组成部分，对照明显示技术的显色性和色彩丰富度起到了重要的贡献。新技术的发展对于材料提出了更高的要求，如LED和PDP均要求荧光材料具有快速响应时间，从真空紫外到近紫

5、外波段的宽带激发，长波发射，在长期的大电流、高电压的轰击下保持化学和热稳定性，以及高量子效率等特点。传统的荧光粉存在激发光谱窄，热稳定性差等缺点，无法作为LED或者PDP荧光粉直接使用。因此，需进一步开发出与之相匹配的新型荧光转换材料。硅基氧氮化物材料具有强度高、耐腐蚀、耐高温、耐氧化等优良性能，自发现之日起就被普遍认为是最佳的荧光粉基质材料。目前的主要研究方向是硅基氧氮化物的制备技术和发光特性。本文的工作重点即围绕这个中心，具体包括：研究和探索稀土激活的硅基氧氮化物的理论计算，希望能够发现出氧氮化物发光

6、与结构的内在因素，为氧氮化物荧光粉的设计和发展提供一定的理论和实验参考；通过合成工艺改进和形貌控制，寻找到新型荧光粉的设计方向，优化氧氮化物荧光粉粉体形貌和粒径分布，本论文分为五章：第一章简述了照明和显示技术的发展简史，并对发光和色度学的一些基本概念进行了概述。对目前常用荧光粉体系的晶体结构、光学特征、优缺点和改进的方向进行简单的介绍，结合现行照明显示的器件需求，提出荧光粉的改进和发展方向，指出本论文的主要工作思路。第二章为本论文的实验合成和理论计算部分。介绍本论文中用到的起始原料、合成工艺流程、合成设备

7、、性能测试方法及装置和理论计算工具等。第三章主要论述了Ba3Si6012N2基质荧光粉的性能研究和理论计算工作。包括两个方面：第一，详细阐述了Eu2+激活的Ba3Si6012N2绿色荧光粉的制备工艺摘要以及结构和光谱特性。结果表明：Ba3Si6012N2：Eu2+荧光粉表现出优异的量子效率和色度特征；助熔剂的加入可以降低粉体的煅烧温度；通过共掺其它稀土元素或者过渡金属，或者通过利用A1．O键部分取代Si-N可使光谱可以在508．580nlTl的范围内自由调控。第二，利用第一性原理优化了Ba3Si6012N

8、2：Eu2+荧光粉的晶格结构，并对其能带结构、能态密度和吸收光谱进行了系统的模拟。研究结果表明，Ba和Eu的5d能级的耦合效应是该荧光粉具有优异发光效率的重要因素。第四章介绍了一种新型的可用于LED照明和PDP显示器件的一种新型硅基氧氮化物BaSi3A1304N5：Eu2+蓝色荧光粉。这种荧光粉基质为单斜晶系，空间群为P21]m。发射谱为470rim的宽带峰，可在真空紫外、紫外可见波段有效激发；由于晶体结构的稳定性，其具有优异