《紫/藍光激發的稀土矽氧氮化物螢光材料》是依託北京科技大學，由劉泉林擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：紫/藍光激發的稀土矽氧氮化物螢光材料
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：劉泉林
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前能滿足白光發光二極體（LED）用螢光材料很少，性能優良的可被紫/藍光激發的高效紅色螢光粉則更為缺乏。稀土矽氧氮化合物具有豐富的晶體結構類型，可以給予稀土離子多樣化的晶格環境、並進而有效調控它們4f5d組態的能級結構和相應的光譜特徵。本項目旨在探索稀土/鹼土-矽-氧-氮體系中可被紫/藍光高效激發的螢光材料，研究稀土/鹼土矽氧氮化合物的新合成方法，控制稀土以低價態（Eu二價態，Ce三價態）進入化學穩定的晶體學位置。結合實驗和理論計算系統研究源於稀土離子4f-5d 發光躍遷與其所處的晶格環境的依賴關係。探索如何通過元素摻雜，合成條件的調整來調控化合物的晶體結構，稀土離子的價態以及稀土離子所處的晶體場環境，從而調控源於稀土離子的4f-5d躍遷的激發和發光光譜特徵，滿足白光LED用螢光材料的需要。
結題摘要
目前能滿足白光發光二極體（LED）用螢光材料很少，性能優良的可被紫/藍光激發的高效紅色螢光粉則更為缺乏。針對這一問題，項目提出在稀土/鹼土-矽-氧-氮體系中探索可被紫/藍光高效激發的螢光材料，研究材料的可控制備，通過結構調控來調控稀土離子的價態以及稀土離子所處的晶體場環境，從而調控源於稀土離子的4f-5d躍遷的激發和發光光譜特徵，滿足白光LED用螢光材料的需要。 我們完成了計畫書中規定的研究內容，達到了預期目標，取得的主要成果如下： （1）通過合金氮化法合成了Eu2+摻雜的具有α-Sialon結構的純氮化合物(Ca1-xEux)m/2Si12-mAlmN16 螢光材料，獲得了成分與晶格常數的依賴關係， 發現在2.4≤m≤4.0時樣品發光性能最強，且隨著m值的增加，發射波長紅移；（2）採用合金氮化法成功合成了CaAlSiN3:Eu2+螢光材料， 獲得了銪摻雜濃度，Al/Si比以及氧對晶體結構和發光性能的影響規律；（3）合成了Ca1.83-1.5xSi8.34Al3.66OxN16-x:xEu2+ 螢光材料，研究表明隨著Eu濃度在0.5-18 mol.%範圍內增加，其發射光譜波長在585-600 nm範圍內單調增加； （4）合成了(Y1-xCex)4Si2O7N2， (Y1-xCex)5Si3O12N ，(Y1-xCex)2Si3O3N4 和 (La1-xCex)5Si3O12N 等稀土矽氧氮化合物螢光材料，揭示了這些螢光材料的發光特性隨Ce3+摻雜濃度以及溫度的變化規律；觀察到了多組發光中心以及它們之間的能量傳遞現象，分析表明它們源於Ce3+離子在晶體結構中的不同晶體學占位；（5）提出了在Eu2+摻雜的、缺O的鹼土金屬雙鈣鈦礦結構中有可能找到紅色螢光粉這一研究思路。通過實驗發現了Ca3Al2O6:Eu2+和Sr2ScAlO5:Eu2+兩種可被藍光有效激發的紅色螢光粉；（6）製備了(Ba1-x-ySryEux)9Sc2Si6O24螢光材料，揭示了Eu2+占據的晶體學格位和發射光譜的關係； （7）利用價鍵理論評價了含鍶無機化合物中銪離子價態的穩定性。相關研究結果已在SCI收錄的學術期刊上發表論文16篇，申請專利4項。
