水平定向凝固法生長(zhǎng)YAG-Ce3+-Al2O3共晶陶瓷及其在白光LED中的應(yīng)用.pdf

1、白光LED被稱為第四代照明光源，具有發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已逐漸成為照明行業(yè)的主流產(chǎn)品。而今白光LED主要是以藍(lán)光LED芯片涂覆YAG:Ce3+黃色熒光粉制造而成，性能較好，成本低廉，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，但在封裝涂覆過程中使用的樹脂導(dǎo)熱性能差，使得LED器件溫度升高，易出現(xiàn)老化現(xiàn)象，影響白光LED的光電轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而導(dǎo)致一系列問題。本課題利用水平定向凝固法制備YAG:Ce3+-Al2O3共晶陶瓷，將其作為新型熒光材料應(yīng)

2、用于白光LED中，期望對(duì)熱老化問題有所改善。
　　目前制備共晶的常用方法主要有提拉法、垂直布里奇曼法和水平定向凝固法，相比于前兩者，水平定向凝固法能夠制備大尺寸的板狀共晶陶瓷。本課題在課題組前人的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終利用水平定向凝固法制備成功具有不同參數(shù)的尺寸為170mm×90mm×20mm的YAG:Ce3+-Al2O3共晶陶瓷，并進(jìn)行了一系列表征。在XRD及SEM-EDS的分析中可以得知，生長(zhǎng)得到的YAG:Ce3+-Al2O3共

3、晶陶瓷確實(shí)為Al2O3相和YAG:Ce3+相，且二者相互穿插使得共晶陶瓷內(nèi)部呈三維貫穿立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由激發(fā)光譜、發(fā)射光譜及XPS分析可知，所得共晶陶瓷中鈰元素已經(jīng)全部轉(zhuǎn)化成了Ce3+，其激發(fā)波長(zhǎng)為345nm和475nm，可用470nm的LED藍(lán)光芯片激發(fā)，發(fā)射光譜范圍為485nm—675nm，中心波長(zhǎng)為555nm左右，可發(fā)射黃光。空氣氣氛退火有利于共晶陶瓷內(nèi)部應(yīng)力和氧空位的消除。制備得到的YAG:Ce3+-Al2O3共晶陶瓷維氏硬度大約

4、在16.75GPa，硬度值較大，機(jī)械性能較好。
　　將加工好的共晶陶瓷片用于量子產(chǎn)率和溫度特性的測(cè)試。在量子產(chǎn)率測(cè)試中，可得目前我們制備的共晶陶瓷中最佳Ce摻雜比例在0.25％左右，對(duì)與不同Ce/Y比例共晶陶瓷片的厚度變化對(duì)其量子產(chǎn)率產(chǎn)生影響極小，而對(duì)于Ce/Y=0.25%的共晶陶瓷片退火后其量子產(chǎn)率得到極大提高；其次降低拉晶速率有利于Ce/Y=0.5%的共晶陶瓷片中Ce3+分布更加均勻，使其量子產(chǎn)率提高。溫度特性測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)此種

5、共晶陶瓷片在溫度變化的情況下發(fā)射光譜峰值相對(duì)較穩(wěn)定，溫度穩(wěn)定性較好。將共晶陶瓷片封裝為L(zhǎng)ED器件，進(jìn)行光色電參數(shù)測(cè)試。光色電參數(shù)測(cè)試主要包括光通量和光效、顯色指數(shù)、色坐標(biāo)和色溫、色容差。通過對(duì)比不同條件的白光LED光色電參數(shù)，最終我們可以確定，目前探究中最適合的Ce/Y摻雜比例為0.25%，空氣氣氛下退火可以大幅度提高YAG:Ce3+-Al2O3共晶陶瓷在LED光色電方面的性能，共晶陶瓷片厚度的降低可以提高此種白光LED的顯色指數(shù)和使其