不同稀土離子激活的多基色熒光粉發(fā)光性能及其機(jī)理研究.pdf

1、隨著全球能源日益短缺和環(huán)境壓力日益增大，節(jié)能環(huán)保成為當(dāng)前面臨的重要課題，在普通照明領(lǐng)域，白光LED產(chǎn)品正吸引著越來(lái)越多的關(guān)注。它是一種新型綠色環(huán)保照明用的產(chǎn)品，具有較高的電光效率、較小的體積、低功率、高壽命等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是新一代照明光源，有著很好的發(fā)展趨勢(shì)。作為白光LED重要組成部分的熒光粉，可以改善該類(lèi)LED的發(fā)光效率、使用壽命、顯色指數(shù)等性能指標(biāo)。而熒光粉一般是通過(guò)稀土元素去摻雜，因?yàn)槠渚哂歇?dú)特的電子層結(jié)構(gòu)，其吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換率高，

2、特別是在可見(jiàn)光區(qū)域具有很強(qiáng)的發(fā)射能力，且物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。其中使用最廣的是紫外或近紫外LED與三基色熒光粉(紅、綠、藍(lán))的組合，其顯色性最好，熒光材料發(fā)光效率較低；還有就是藍(lán)光LED與黃色熒光粉的組合。
　　本論文第三章主要是采用高溫固相法，反應(yīng)制備了Eu3+離子摻雜的釩酸鹽CsK2Gd[VO4]2紅色熒光粉。通過(guò)X射線(xiàn)粉末衍射(X-ray Powder Diffraction, XRD)，光致發(fā)光光譜(Photoluminesc

3、ence, PL)，激發(fā)光譜(Photoluminescence Excitation, PLE)，發(fā)光衰減曲線(xiàn)以及量子效率手段表征了其性能。這些Eu3+離子摻雜的釩酸鹽熒光粉不僅可發(fā)射來(lái)自Eu3+離子的峰，也可發(fā)射出[VO4]3-基質(zhì)的寬發(fā)射峰(最強(qiáng)發(fā)射峰位于530 nm)，Eu3+離子的最佳摻雜濃度為0.6。然而，在高濃度Eu3+摻雜的情況下，基質(zhì)發(fā)射不會(huì)發(fā)生猝滅現(xiàn)象，表明[VO4]3-到 Eu3+的能量傳遞不高效。CsK2Gd1-

4、xEux[VO4]2(x=0.6)熒光粉的最高量子效率為38.5％，同時(shí)，白光可以通過(guò)混合530 nm處的寬發(fā)射帶以及Eu3+離子強(qiáng)的位于590-620 nm尖銳峰來(lái)獲得。
　　第四章，用溶膠凝膠法制備了硅酸鹽Na2BaSi2O6:Eu2+綠色熒光粉，采用X射線(xiàn)粉末衍射(X-ray Powder Diffraction, XRD)，掃面電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy, SEM)，熒光光譜，時(shí)間

5、響應(yīng)發(fā)射光譜等方法研究了其性能。結(jié)果表明，Na2BaSi2O6:Eu2+熒光粉可與近紫外LED芯片的發(fā)射波長(zhǎng)相匹配，發(fā)射光來(lái)自?xún)煞NEu2+離子的發(fā)光中心，分別占據(jù)Ba2+與Na(2)位置。同時(shí)，通過(guò)熒光光譜，濃度依賴(lài)發(fā)光以及衰減時(shí)間研究了Eu2+離子間的能量傳遞過(guò)程。Na2BaSi2O6:Eu2+熒光粉熱猝滅的激活能(ΔE)也得到報(bào)道。此外，也比較Na2BaSi2O6: Eu2+熒光粉與BaSiO3:Eu2+熒光粉的發(fā)光性能，Na2Ba

6、Si2O6:Eu2+熒光粉具有高效的發(fā)光性能。
　　第五章，使用固相燒結(jié)法制備了Eu2+摻雜的氟硼酸鹽BaAlBO3F2藍(lán)色熒光粉，其晶體相的形成是通過(guò) XRD與其結(jié)構(gòu)精修來(lái)確定的。同時(shí)，也研究了其光致激發(fā)與發(fā)射光譜，衰減光譜。BaAlBO3F2:Eu2+熒光粉可以被近紫外光高效激發(fā)，發(fā)射位于450 nm較窄的藍(lán)色光。BaAlBO3F2:0.05Eu2+熒光粉在300 K，398 nm的激發(fā)光下，其最高發(fā)光量子效率為76%，該藍(lán)色

7、熒光粉由于其剛性的晶體晶格，使其對(duì)熱猝滅效應(yīng)顯示出高的熱激活能，具有出色的熱穩(wěn)定性。
　　第六章，采用溶膠凝膠法制備合成了Sr3LuAl2O7.5:Ce3+黃色熒光粉，運(yùn)用XRD，SEM表征了其結(jié)構(gòu)與形貌特征。該熒光粉的光致激發(fā)以及發(fā)射光譜，量子效率，發(fā)光衰減曲線(xiàn)也得到了研究，Ce3+離子的摻雜濃度對(duì)其發(fā)光性能具有重要的影響。Sr3LuAl2O7.5:Ce3+黃色熒光粉具有57%量子效率，其熱穩(wěn)定性是測(cè)試與溫度相關(guān)的發(fā)射光譜以及熱

8、猝滅激活能來(lái)表征。系統(tǒng)對(duì)比研究Sr3LuAl2O7.5:Ce3+與YAG:Ce3+黃色熒光粉的發(fā)光性能，這種新型黃色納米熒光粉可很好應(yīng)用在發(fā)光與顯示領(lǐng)域。
　　本論文系統(tǒng)研究了白光LED用多基色熒光粉，包括紅色，綠色，藍(lán)色，黃色熒光粉。論文創(chuàng)新點(diǎn)包括：第一，首次研究CsK2Gd[VO4]2:Eu3+熒光粉的可控發(fā)光，高Eu3+濃度也不會(huì)發(fā)生基質(zhì)發(fā)射的濃度猝滅，是一種潛在白光LED用紅發(fā)光熒光粉；第二，首次研究 Na2BaSi2O6