摘  要：21世纪LED作为第四代照明光源迅速取代了传统光源，其发热量低，耗电量小，寿命长和环保等优点是日光灯与白炽灯这些传统光源所不能比拟的。LED荧光粉作为LED光源的灵魂所在，一直是各国科学家研究的重点课题。在荧光粉领域上一直以来都是使用Y3Al5O12 ：Ce3+(YAG：Ce3+)黄色荧光粉，但是随着社会的进步，Y3Al5O12 ：Ce3+(YAG：Ce3+)黄色荧光粉热稳定性差，用于功率型LED时光衰严重，显色指数较低等缺点逐渐显露无疑，越来越难以满足人们的需求，所以各国科学家和学者们开始了新型荧光粉结构的探究。Ca2Gd0.94Ce0.06Zr2Al3O12石榴石结构荧光粉发现，大大改良热稳定性差，用于功率型LED时光衰严重，显色指数较低等缺点。本文将对Ca2Gd0.94Ce0.06Zr2Al3O12石榴石结构改良进行实验探究，主要是从Ga取代Al的方向出发通过XRD数据分析和荧光光谱数据分析进行了讨论。

关键词：LED荧光粉；石榴石结构；稀土元素掺杂；高温固相法

Luminescent Materials Preparation and Properties of Ca2GdZr2(AlO4)3:Ce3+

Abstract: LED in twenty-first Century as the fourth generation of light source quickly replaced the traditional light source. It is low calorific value. low power consumption. Long life and environmental protection and so on. Fluorescent lamp and incandescent lamp can not be compared with LED lamp. LED fluorescent powder as the soul of LED light source. has been the focus of research by scientists in various countries.In the field of fluorescent powder has been the use of Y3Al5O12:Ce3+ (YAG:Ce3+) yellow phosphor. However, with the progress of society. Y3Al5O12:Ce3+ (YAG:Ce3+) yellow phosphor thermal stability is poor. For the power of LED time decline seriously. The low color index is gradually revealed. More and more difficult to meet the needs of people. So scientists and scholars began a new type of fluorescent powder structure. Ca2Gd0.94Ce0.06Zr2Al3O12 garnet structure fluorescent powder found. greatly improved thermal stability. used for power LED time decay serious. Low color index. and so on.In this paper. the experimental research on the improvement of Ca2Gd0.94Ce0.06Zr2Al3O12 garnet structure is carried out. Mainly from the direction of Ga to replace the Al. The XRD data analysis and fluorescence spectral data analysis are discussed.  

Key Words: LED phosphor; Garnet structure; Rare earth element doping; High temperature solid state reaction

目    录

摘  要 1

引  言 2

1实验部分 4

1.1高温固相法制备Ca2Gd0.94Ce0.06Zr2Al3-xGaxO12石榴石结构 4

1.1.1实验药品试剂以及仪器的介绍 4

1.1.2实验步骤 4

2结果与讨论 5

2.1 Ca2Gd0.94Ce0.06Zr2Al3O12结构分析 5

2.2 Ca2Gd0.94Ce0.06Zr2Al3-xGaxO12（XRD）数据分析 6

2.3 Ca2Gd0.94Ce0.06Zr2Al3-xGaxO12（PL、PLE）数据分析 8

3总  结 11

参考文献 11

致  谢 13

Ca2GdZr2(AlO4)3:Ce3+发光材料的制备及性能研究

引言

 LED就是发光二极管的简称，其英文全称是Light Emitting Diode 被誉为第四代照明光源[1]。自上个世纪六十年代Holonyak制备成功第一支微弱的红光LED以来，在接下来的几十年里，LED光源作为第四代照明光源得到了突飞猛进的发展。LED光源的发光范围已经不仅仅局限于红光，其发光范围已经逐步扩大到了绿光，黄光，蓝光，白光等[2,3]。正是因为LED光源良好的发光性能，所以LED光源已经被广泛的应用于工业设备，背景光源以及各种照明等领域[4,5] 。LED光源与传统光源相比具有更好的光效性，其发热量更低，消耗电量更小，使用寿命长久，绿色节能环保等优点，使得LED光源迅速取代第三代传统光源成为目前最具有经济价值和环保价值的照明光源[6,7]。而LED之所以可以迅速取代白炽灯和荧光灯成为当今照明光源发展的宠儿，则正是因为其内部的LED荧光粉，发光二极管之所以能发出不同的光芒正是因为LED荧光粉的光致发光[8,9]。LED荧光粉的发光是因为其激活离子吸收能量之后，发生能级上的跃迁，当电子由激发态回到基态时就会发出光芒[10,11]。随着时代的进步和发展，夜晚里一座城市的照明亮度的高低成为了衡量一座城市是否繁荣，是否是大城市的重要标准。北上广大城市的夜晚华灯璀璨，可这繁荣的背后带来的是巨大的光污染，近些年来人们已经意识到光污染正威胁着人们的健康，夜晚不合理的灯光照明会给人体造成眩晕，头疼等不适感[12,13]。LED光源作为第四代照明光源，人们希望它可以在不减弱城市的华灯璀璨的同时还要有效的控制光污染给人体带来的巨大伤害，就在这种苛刻的大环境下，人们对LED光源的要求越来越高，发光性能较差的LED荧光粉已经逐渐被淘汰。目前在LED荧光粉中，一直使用的都是Y3Al5O12(YAG：Ce3+)石榴石结构的黄色荧光粉，这种Y3Al5O12(YAG：Ce3+)荧光粉与其他荧光粉相比具有比较成熟的技术，良好的光效性和低廉的价格[14,15]。但是随着人们对LED光源要求越来越高，这种石榴石结构已经越来越难满足人们的需求，其发光性能差等缺点已经逐渐显露出来，所以需要寻找一种更优质新的荧光粉结构来取代旧有的结构，就成了目前各国需要重点解决的难题。因此以铝酸盐石榴石结构为主体的荧光粉结构应运而生，这种铝酸盐石榴石结构荧光粉是利用高温固相法合成[16]，在Y3Al5O12(YAG：Ce3+)石榴石结构的基础上进行改良，分别将Ca、Gd 、Ce取代(YAG：Ce3+)中Y，Zr取代(YAG：Ce3+)中Al[15,16]。Ca2Gd0.94Ce0.06Zr2Al3O12石榴石结构的发现，大大改良了Y3Al5O12(YAG：Ce3+)石榴石结构的黄色荧光粉的发光性能。稀土元素的掺杂，可以在很大程度上改良荧光粉的光学方面的许多性能[17,18]。可以通过调节稀土元素的量，从而使得发射光谱的最大峰波长发生变化，这正好弥补了LED波长变化造成的色度变化。当稀土元素的量超过一定数值时则有杂相生成，对荧光粉性能产生不利的影响[19,20]。因此稀有元素选择什么样的元素去取代旧有元素和稀有元素的量在何时会产生最好的荧光粉发光性能，就是我这次论文要重点研究的课题。