鋁氮化物熒光材料的合成及性能研究.pdf

1、嚴(yán)重能源短缺以及環(huán)境污染成為目前必須解決的重要問題。在照明和顯示領(lǐng)域，發(fā)展新型節(jié)能環(huán)保光源成為一個(gè)重要研究方向。白光LED照明設(shè)備以其節(jié)能環(huán)保、壽命長(zhǎng)、效率高等特點(diǎn)正成為主流的照明顯示技術(shù)，受到了人們廣泛的關(guān)注與青睞。
　　白光LED的獲得方式主要是藍(lán)光發(fā)射的InGaN LED芯片配合黃色的YAG∶Ce熒光粉，但是由于紅光部分的缺失，顯色指數(shù)較低，不能滿足日常照明需求。解決的主要方法是添加紅色熒光粉或者用紫外芯片激發(fā)三基色熒光粉來(lái)

2、實(shí)現(xiàn)白光。熒光粉都扮演著至關(guān)重要的作用，熒光粉的性能決定了照明效果和器件的質(zhì)量。
　　相比于傳統(tǒng)熒光粉基質(zhì)，（氧）氮化物以其優(yōu)越的性能，成為最受關(guān)注的熒光粉基質(zhì)材料。氮化物有非常多樣化的晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致稀土發(fā)光離子具有豐富、可控的局域配位環(huán)境，從而可以調(diào)控稀土離子能級(jí)的晶體場(chǎng)劈裂，獲得色彩豐富的發(fā)射光。同時(shí)，氮化物的晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，熒光粉的熱淬滅小，發(fā)光穩(wěn)定。由于以上優(yōu)點(diǎn)，氮化物熒光粉非常適合作為白光LED用下轉(zhuǎn)換發(fā)

3、光材料。
　　本文主要研究了鋁氮化物發(fā)光材料，共分為六章
　　第1章為緒論部分，主要介紹了照明技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史、發(fā)光和LED技術(shù)以及稀土發(fā)光的相關(guān)知識(shí)。并針對(duì)白光LED用熒光粉進(jìn)行了詳細(xì)介紹，重點(diǎn)是氧氮化物熒光粉。
　　第2章報(bào)道了溶膠凝膠法制備納米AlN∶Eu2+熒光粉和AlN∶Ce3+熒光粉。以Al(NO3)3和檸檬酸為原料，詳細(xì)地研究了原料比例和焙燒溫度對(duì)熒光粉晶體結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明最佳的合成條件是:硝酸鋁和檸檬

4、酸的比例為0.7，合成溫度為1500℃。溶膠凝膠法制備的AlN熒光粉純度高，為粒徑大約200nm的納米熒光粉。稀土離子Eu2+和Ce3+均容易進(jìn)入晶格，AlN∶Eu2+和AlN∶Ce3+熒光粉的發(fā)光波長(zhǎng)分別為520nm和430nm。
　　第3章報(bào)道了AlN∶Ce3+，Tb3+和Al5O6N∶Ce3+，Tb3+熒光粉的制備和能量傳遞現(xiàn)象。成功地用高溫固相反應(yīng)法制備了AlN∶Ce3+，Tb3+和Al5O6N∶Ce3+，Tb3+熒光粉，

5、研究發(fā)現(xiàn)Ce3+離子可以顯著增強(qiáng)Tb3+離子的發(fā)光。計(jì)算發(fā)現(xiàn)在兩種熒光粉中都存在高效的能量傳遞現(xiàn)象，能量傳遞效率都超過(guò)95％。通過(guò)Blasse理論和Dexter理論的計(jì)算和分析，證明這種能量傳遞屬于電偶極和電偶極交互作用機(jī)理。
　　第4章報(bào)道了MAlSiN3∶Eu2+(M=Ca、Mg)熒光粉的制備合成和發(fā)光性能研究。通過(guò)添加助熔劑，成功在1600℃、無(wú)壓N2氣氛下制備了高性能的紅色熒光粉。通過(guò)熱重分析和差熱分析，發(fā)現(xiàn)了CaAlSi

6、N3的成相機(jī)理:不加助熔劑時(shí)，低溫下Si3N4和Ca3N2反應(yīng)生成中間相，高溫再與AlN反應(yīng)生成CaAlSiN3;加BaF2后，Si3N4、AlN和Ca3N2在較低的溫度下一步反應(yīng)生成CaAlSiN3。研究了Sr、Mg取代Ca固溶體的物相和發(fā)光性能。首次成功制備了MgAlSiN3∶Ce3+藍(lán)色熒光粉，其激發(fā)波長(zhǎng)為350nm，發(fā)射波長(zhǎng)為475nm，是一種很有潛力的白光LED用藍(lán)色熒光粉。
　　第5章報(bào)道了Sr1-xCaxLiAl3N

7、4∶Eu2+熒光粉的研究。利用固相反應(yīng)法，通過(guò)調(diào)節(jié)AlN的含量在N2/H2混合氣氛下制備出純SrLiAl3N4∶Eu2+熒光粉，研究了Ca2+離子取代Sr2+離子對(duì)物相發(fā)光和結(jié)構(gòu)的影響。隨著Ca2+離子含量的增加，發(fā)光紅移。利用CASTEP計(jì)算發(fā)現(xiàn)Ca2+離子在結(jié)構(gòu)中的取代位置。分析了Eu2+離子在Sr1-xCaxLiAl3N4∶Eu2+晶格中的分布。同時(shí)發(fā)現(xiàn)少量Ba2+取代Sr2+可以提高發(fā)光強(qiáng)度，為優(yōu)化SrLiAl3N4∶Eu2+熒