稀土掺杂的钠锌铝磷酸盐荧光玻璃的制备与发光性能研究

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1、硕士学位论文稀土掺杂的钠锌铝磷酸盐荧光玻璃的制备与发光性能研究PREPARATIONANDLUMINESCENCEPROPERTIESOFRAREEARTHDOPEDSODIUMZINCALUMINUMPHOSPHATEGLASS杨奇哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TB34学校代码：10213国际图书分类号：542密级：公开工程硕士学位论文稀土掺杂的钠锌铝磷酸盐荧光玻璃的制备与发光性能研究硕士研究生：杨奇导师：汪桂根副教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年

2、12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TB34U.D.C:542DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringPREPARATIONANDLUMINESCENCEPROPERTIESOFRAREEARTHDOPEDSODIUMZINCALUMINUMPHOSPHATEGLASSCandidate：YangQiSupervisor：AssociateProf.WangGuigenAcademicDegreeAppliedfor：Master

3、’sDegreeofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要白光发光二极管（WLED）具备体积小、响应快、寿命长、节能环保等优异性能，是新一代极具潜力的照明光源。目前主流的荧光粉转换型WLED方案3+

4、是采用InGaN蓝光芯片与YAG:Ce黄色荧光粉混合得到白光，但普遍存在色温偏高与热稳定性差等问题。本文采用钠锌铝磷酸盐玻璃Na2O-ZnO-Al2O3-P2O5作为稀土发光离子基质，采用溶液燃烧结合熔体冷却两步法制备得到新型荧光3+3+3+玻璃，在此基础上通过Tm、Dy、Eu三种离子的不同掺杂类型，实现了发光颜色与色温的调节，从而获得具有良好发光性能的白光荧光玻璃。溶液燃烧法合成玻璃态荧光粉的实验表明，以尿素为燃料，当燃料用量为1N（N为理论用量），燃烧温度为400℃，保温30min时，可制备出透明的玻璃态固体，经

5、过简单研磨即可得到玻璃态荧光粉。熔体冷却法制备玻璃阶段，以玻璃态荧光粉为原料，在700℃的熔融温度下保温20min可形成熔体，经过冷却、退火、切割、抛光等步骤后即可得到透明的荧光玻璃。对于磷酸盐玻璃中氧化物组分的影响探究，实验结果表明，超过一定浓度3+3+3+的稀土掺杂导致玻璃析晶，保证产物为均一玻璃相的Tm、Dy、Eu的最大掺杂量分别为3mol%、4mol%和2mol%；而ZnO的含量则对成型性及透过率有较大影响，实验确定具有较好的成型性与较高的近紫外可见光透过率的组分为15Na2O-30ZnO-5Al2O3-50

6、P2O5的玻璃（NZAP玻璃）。3+3+3+对于NZAP玻璃中稀土离子的掺杂，实验结果表明，Tm/Dy/Eu分别作为掺杂离子，能够得到蓝光、黄光与红光发射；其发光强度最大时的掺杂浓度3+3+分别为2mol%、3mol%和2mol%。当Tm与Dy共同掺杂时，通过改变激发波长及掺杂浓度能够调节蓝光与黄光的比例，进而在较大范围实现色坐标的调3+3+节。进一步，通过改变Dy的掺杂量，结合荧光光谱及衰减曲线，结果表明Tm3+与Dy之间存在较高效率的能量传递，且传递机制为电偶极-偶极作用。通过引3+3+3+3+入Eu来补充红光发

7、射，荧光玻璃NZAP:Tm,Dy,Eu在361nm的激发光下能实现较低色温（<4000K）的暖白光发射。对三掺荧光玻璃的热稳定性测试表-2明，在高达498K的温度下，色坐标相对于室温情况下的偏移量为2.87×10；发光强度虽有一定程度的下降，但仍保持在室温下的50%以上，表明本工作得到的白光荧光玻璃具有较好的热稳定性。关键词：稀土；磷酸盐荧光玻璃；溶液燃烧法；熔体冷却法；暖白光-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWhitelightemittingdiode(WLED)isanewgenera

8、tionoflightingsourcewithgreatpotential,duetoitstremendousmeritssuchascompactsize,highefficiency,longlifetime,energysavingandenvironmentalprotection.Atpresent,phosphor-conver