稀土摻雜Ca2BO3Cl熒光粉的合成、發(fā)光特性及其在白光LEDs中的潛在應用.pdf

1、白光LEDs是照明領域的革新者，白光LEDs用熒光粉亦成為發(fā)光領域的研究熱點之一。本文采用高溫固相法，以Ca2BO3Cl為基質(zhì)，以Eu2+、Ce3+、Tb3+、Eu3+及Sm3+等為激活劑，制備了在白光LEDs領域有潛在應用價值的熒光粉，研究了材料的發(fā)光性質(zhì)。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、奴@得了藍光激發(fā)型Ca2BO3Cl∶Eu2+黃色發(fā)光粉，研究了材料的發(fā)光性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，在460nm藍色光激發(fā)下，材料呈一非對稱的單峰發(fā)射，主峰位于

2、573 nm，對應Eu2+的4f65d1→4f7躍遷。分析認為，Ca2BO3Cl∶Eu2+呈現(xiàn)非對稱發(fā)射的原因是Eu2+取代Ca2BO3Cl中兩種Ca2+格位，形成了兩種不同的發(fā)光中心。Eu2+的摻雜量影響了材料的發(fā)光強度，出現(xiàn)了濃度猝滅現(xiàn)象，猝滅機理為電偶極-電偶極相互作用。利用理論公式計算得到了Rc為2.166 nm，利用光譜數(shù)據(jù)，計算得到的Rc為2.120nm，二者符合較好。研究了CaCl2和H3BO3用量對材料發(fā)光特性等的影響。

3、結(jié)果顯示，添加過量的CaCl2或H3BO3，均能提高材料的發(fā)射強度，CaCl2和H3BO3最佳的摩爾用量分別為過量5％和15％。將Ca2BO3Cl∶Eu2+材料與460 nm InGaN芯片組合，獲得了白光LEDs，色坐標為(0.339，0.351)。
　?、偏@得了適于紫外-近紫外光激發(fā)的發(fā)光顏色由藍-綠可變的Ca2BO3Cl∶Ce3+，Tb3+熒光粉。Ce3+、Tb3+在Ca2BO3Cl中分別發(fā)射藍和綠色光，且發(fā)射強度隨Ce3+

4、和Tb3+摻雜濃度的增大，均表現(xiàn)出先增大、后減小的變化趨勢，當Ce3+、Tb3+摩爾摻雜量分別為3％和5％時，強度最大。通過調(diào)節(jié)Ce3+、Tb3+配比，獲得了發(fā)光顏色由藍到綠逐漸變化的Ca2BO3Cl∶Ce3+，Tb3+熒光粉，通過Ce3+、Tb3+間的能量傳遞，可有效提高Tb3+在Ca2BO3Cl材料中的發(fā)射強度。結(jié)果顯示，Ca2BO3Cl∶Ce3+，Tb3+是一種在紫外基白光LEDs領域有潛在應用價值的顏色可調(diào)型熒光粉。
　　

5、⑶獲得了長波紫外光激發(fā)型Ca2BO3Cl∶Sm3+、Ca2BO3Cl∶Eu3+和Ca2BO3Cl∶Sm3+，Eu3+熒光粉，研究了材料的發(fā)光性質(zhì)。結(jié)果表明，以401 nm近紫外光作為激發(fā)源時，Ca2BO3Cl∶Sm3+材料發(fā)射橙紅光，主峰位于603n m;以392nm近紫外光作為激發(fā)源時，Ca2BO3Cl∶Eu3+材料發(fā)射紅色光，主峰位于623nm，但是，材料在395-405nm波段吸收較弱。添加Sm3+于Ca2BO3Cl∶Eu3+材料

6、，發(fā)現(xiàn)Sm3+對Eu3+有很好的敏化作用，通過Sm3+對Eu3+的能量傳遞，有效地改善了Ca2BO3Cl∶Sm3+，Eu3+材料在395-405 nm區(qū)域的吸收特性;通過調(diào)整Sm3+摻雜量，明顯增強了材料的發(fā)射強度，強于商業(yè)Y2O2S∶0.05Eu3+的發(fā)射強度，材料的色坐標接近標準的紅色區(qū)域。此外，通過記錄Sm3+的發(fā)射強度隨Eu3+摻雜量的變化情況，計算得到Sm3+、Eu3+間能量傳遞的有效臨界距離為2.17 nm。上述研究結(jié)果表明

7、Ca2BO3Cl∶Sm3+，Eu3+是一種有應用前景的三基色白光LEDs用紅色發(fā)光粉。
　?、全@得了Ca2BO3Cl∶Tb3+及Ca2BO3Cl∶Tb3+，A+(A=Li、Na、 K)熒光粉，研究了材料的發(fā)光特性等。結(jié)果顯示，添加補償電荷A+(A=Li、Na、 K)，可有效地提高Ca2BO3Cl∶Tb3+材料的綠色發(fā)射強度，補償電荷為Li+、Na+、K+時，分別提高了1.61、1.97和1.81倍，對應的色坐標為(0.335，0.