白光LED用非稀土紅色熒光材料SrAl12O19-Mn4+的研究.pdf

1、以往商品化的燈用熒光材料是為適用于低壓汞燈(254 nm激發(fā))和高壓汞燈(365 nm激發(fā))而開發(fā)的。適合于紫外發(fā)光二極管(UV-LED，發(fā)光波長365 nm～400 nm)和藍光發(fā)光二級管(B-LED，發(fā)光波長460 nm)激發(fā)熒光材料較少，特別是適合于各類LED激發(fā)的紅色熒光材料更為缺乏，從而制約了半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展。本文的研究目的是尋找和優(yōu)化適合于各類LED激發(fā)的新型非稀土紅色熒光材料。通過篩選本文確定SrAl12O19∶Mn4

2、+紅色熒光材料為研究對象，利用高溫固相反應(yīng)方法制備了摻雜體系SrAl11.99-xMxO19∶0.01Mn4+(M=Mg2+，Zn2+，Ge4+，x=0.00-0.12)，和取代體系SrAl11.91(1-y)Ga11.91yO19∶0.01Mn4+(y=0.0-1.0)及Sr1-zMzAl12O19∶0.01Mn4+(M=Ca2+，Ba2+;z=0.0-1.0)的系列樣品，利用X-射線衍射表征了合成樣品的物相，利用熒光光譜研究了材料的

3、熒光性能。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)在摻雜體系SrAl11.99-xMxO19∶0.01 Mn4+(M=Mg2+，Zn2+，Ge4+)中，Mg2+和Zn2+摻雜可使材料的紅色熒光（λEM=658 nm，2E→4A2躍遷）的發(fā)射強度提高約60％。對于Mg2+摻雜的體系，Mg2+含量x=0.08時，材料的發(fā)光強度達到最大;而對于Zn2+摻雜的體系，Zn2+的最佳含量為x=0.06。Ge4+的摻雜使材料的發(fā)光性能下降。電子順磁共振譜

4、(EPR)的測試表明Mg2+和Zn2+對Mn4+的摻雜起到了電荷補償?shù)淖饔? MO+MnO2(→)MAl+ MnAl+3O(X)O（M=Mg,Zn）.
　　(2) Ga3+取代Al3+的體系SrAl11.91(1-y)Ga11.91yO19∶0.01Mn4+可以形成完全互溶的固溶體。少量取代可使材料的熒光提高約13％(y=0.0008);大量的取代使材料的熒光強度下降。
　　(3) Ca2+和Ba2+取代Sr2+的體系Sr1

5、-zMzAl12O19∶0.01Mn4+(M=Ca2+ or Ba2+)形成有限固溶體。在Ca2+取代的體系中固溶體區(qū)間為z=0.0-0.8和z=0.9-1.0;在Ba2+取代的體系中固溶體區(qū)間為z=0.0-0.1和z=0.8-1.0。隨著Ca2+的加入量的增加，材料的發(fā)光亮度持續(xù)增加，當(dāng)z=1.0時達到最大;而Ba2+的加入使得材料的發(fā)光亮度明顯下降。
　　研究表明，經(jīng)優(yōu)化的SrAl12O19∶Mn4+熒光材料可以作為紅色發(fā)光組