白光LED用鎢鉬酸鹽紅色熒光粉的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、本論文采用水熱合成法制備藍光及紫外激發(fā)的鉬酸鹽SrMoO4∶Eu3+紅色熒光粉以及固相反應法制備鎢酸鹽Ca3WO6∶Eu3+紅色熒光粉，并且對所制備的熒光粉在遠程熒光器件中的應用進行初步探索。采用水熱合成法制備SrMoO4∶Eu3+熒光粉，并系統(tǒng)地討論水熱合成條件（水熱反應體系pH值、水熱反應溫度、水熱反應時間）、稀土離子添加量、不同堿源、共摻稀土Sm3+離子和第二次熱處理溫度等對熒光粉性能的影響;采用固相反應法制備Ca3WO6∶Eu3

2、+熒光粉，系統(tǒng)討論固相反應中熱處理制備工藝、稀土離子摻雜量、助熔劑Li2CO3含量、W離子位置部分取代、復合摻雜稀土離子等對熒光粉性能的影響。利用XRD、SEM及光電測試系統(tǒng)對制備出的粉體樣品進行晶體結(jié)構(gòu)表征、表面形貌觀察及發(fā)光性能測試。具體內(nèi)容如下:
　　首先，在水熱合成法制備SrMoO4∶Eu3+熒光粉體系中，當反應體系溶液的pH值為偏酸性(pH=1～7)時，不能得到SrMoO4單一相，沒有固定的形貌，同時其發(fā)光性能較差;當反

3、應體系溶液的pH值為偏堿性時(pH=8～10)，能夠得到均勻紡錘體狀純度較高的SrMoO4相，同時此熒光粉體發(fā)光性能較好，當溶液為強堿(pH=10～12)時，樣品中出現(xiàn)其他雜相;提高水熱反應溫度和延長反應時間，有助于SrMoO4相的形成，提高產(chǎn)物的發(fā)光性能;當Eu3+離子濃度為20mol％，所得到產(chǎn)物的熒光性能最優(yōu)。對水熱法制備的熒光粉進行熒光光譜測試，其激發(fā)峰波長為紫外區(qū)395nm和藍光區(qū)465nm附近，分別對應Eu3+離子的4f6內(nèi)

4、部結(jié)構(gòu)的7F0→5L6(395 nm)和7F0→5D2(465nm)能級躍遷，其發(fā)射光譜顯示兩組發(fā)射帶(590 nm和615 nm)，歸因于Eu3+離子的5D0→7F1和5D0→7F2躍遷，最突出的一組發(fā)射帶是高靈敏度的紅色發(fā)射躍遷5D0→7F2(615 nm)。當復合添加稀土Sm3+離子，對于產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)影響不大，由于Sm3+與Eu3+離子之間的能量傳遞，在激發(fā)光譜中出現(xiàn)Sm3+的特征激發(fā)峰(407nm)，同時對于其發(fā)射光譜也產(chǎn)生影

5、響，其發(fā)射峰強度得到有效的提高。使用不用的堿源來調(diào)節(jié)溶液的pH值，水熱得到的產(chǎn)物沒有變化，但是產(chǎn)物的形貌發(fā)生變化，出現(xiàn)球形、紡錘狀和立方體形狀等不同形貌的顆粒，其中球形樣品發(fā)光性能最好。對水熱得到的粉體進行二次固相熱處理后熒光粉的發(fā)光性能得到改善，發(fā)光強度提高30％～40％。
　　同時，在固相反應法制備鎢酸鹽Ca3WO6∶Eu3+紅色熒光粉體系中，熒光粉的最佳熱處理工藝為第一步750℃×2h、第二步1300℃×6h。在Ca3-xW

6、O6∶Eu3+x中，當Eu3+離子的摻雜量為10mol％時，獲得最佳發(fā)光性能，其相應的激發(fā)帶位置分別在361nm、381nm、395nm、415nm、465nm和535nm左右，其對應的是Eu3+離子4f6電子層的f-f能級7F0→5D4，7F0→5L7,7F0→5L6，7F0→5D3，7F0→5D2和7F0→5D0躍遷，其中在395nm和465nm波長附近激發(fā)強度高，其發(fā)射光譜在615nm波長附近出現(xiàn)較強的紅色發(fā)射躍遷5D0→7F2;

7、當改變基質(zhì)中W/Mo離子的摩爾比例，可以改變Ca3WO6∶Eu3+熒光粉的激發(fā)光譜形狀，在紫外光區(qū)隨著Mo的引入，激發(fā)峰位置往低波長方向移動，同時激發(fā)峰和發(fā)射峰的強度發(fā)生明顯的下降;添加助熔劑Li2CO不僅在熱處理中起到助熔的作用，而且在進入基質(zhì)Ca離子位置的同時，還起到補償Eu3+部分取代Ca2+電荷的作用，能夠有效地提高Ca3WO6∶Eu3+熒光粉的光吸收和能級躍遷能力;復合添加稀土Sm3+離子，對于產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)影響不大，而在激發(fā)

8、光譜中出現(xiàn)Sm3+的特征激發(fā)峰(407nm)，并由于Sm3+→Eu3+之間的能量傳遞，有效地提高熒光粉的發(fā)射峰強度;同時復合添加稀土Dy3+離子不會提高Ca3WO6∶Eu3+熒光粉的發(fā)光能力，相反其發(fā)光性能出現(xiàn)明顯的降低;而復合添加稀土離子Tm3+和Tb3+會明顯地改變Ca3WO6∶Eu3+熒光粉的發(fā)光性能，在黃光區(qū)發(fā)射光譜出現(xiàn)明顯的提升，但是都不會改變Ca3WO6∶Eu3+熒光粉的主激發(fā)峰和發(fā)射峰的位置。
　　最后，本文對熒光粉

9、在遠程熒光粉器件的應用進行初步的探索，以環(huán)氧樹脂、樹脂以及購買的YAG黃色熒光粉和實驗室制備的紅色熒光粉為原料制備大功率LED用遠程熒光燈罩和熒光薄膜，討論不同環(huán)氧樹脂、樹脂和不同熒光粉的配比以及燈罩和薄膜的厚度對白光LED發(fā)光性能的影響。討論本實驗室制備紅色熒光粉添加量對熒光薄膜的色溫、光效和顯色指數(shù)的影響，當紅粉的加入量從0g增加至0.5g時，色溫從5289.23K降低至3358.59K，顯色指數(shù)從70.38增加至81.01，而光效