白色發(fā)光二極管用熒光薄膜的制備與性能研究.pdf

1、能源在當(dāng)今社會(huì)發(fā)揮著舉足輕重的作用，它是各個(gè)國家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的重要保障。在當(dāng)今世界里節(jié)約能源已成為時(shí)下重要的社會(huì)意識(shí)，一些發(fā)達(dá)國家都采取了相應(yīng)的節(jié)能減排措施，其中照明用電占能源消耗的一大部分，白色發(fā)光二極管（WLED）因具有傳統(tǒng)照明所無法比擬的優(yōu)勢，如更節(jié)能、壽命長、無污染、響應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)而被譽(yù)為是下一代的照明產(chǎn)品?，F(xiàn)在生產(chǎn)白光LED主要產(chǎn)業(yè)化的方法是藍(lán)光LED芯片與可被藍(lán)光激發(fā)的熒光粉的搭配組合，此種方法具有出光不均勻，散熱不良等缺

2、點(diǎn)，本研究正是以此為出發(fā)點(diǎn)，研究了白光LED用熒光薄膜的制備與性能，同時(shí)將熒光薄膜采用遠(yuǎn)離芯片的形式封裝，提高了白光LED的光斑均勻性，又利于LED芯片的陣列集成以及散熱，從而LED芯片的發(fā)光效率和壽命也會(huì)相應(yīng)的得到提高。本論文分別采用sol-gel法和rf磁控濺射法研究了熒光薄膜，同時(shí)探討了主要制備工藝參數(shù)對(duì)熒光薄膜的物理和發(fā)光性能的影響。
　　1.以硝酸鹽為原料，采用sol-gel法在石英玻片上制備了鈰元素?fù)诫s的立方相釔鋁石榴

3、石（YAG:Ce3+）熒光薄膜，并探討了主要制備參數(shù)如勻膠層數(shù)、熱處理溫度以及氣氛對(duì)熒光薄膜晶型和光譜性能的影響。結(jié)果表明，隨著勻膠層數(shù)的增加和熱處理溫度的升高，YAG:Ce熒光薄膜結(jié)晶性能和PL發(fā)射光譜強(qiáng)度均得到提高，熒光薄膜的發(fā)射峰峰值隨著熱處理溫度的提高出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。在空氣中經(jīng)過熱處理的樣品的結(jié)晶性優(yōu)于在氬氣氣氛中熱處理的樣品，但從發(fā)光強(qiáng)度相比，后者更強(qiáng)。同時(shí)在勻膠層數(shù)達(dá)到6層時(shí)，YAG:Ce熒光薄膜的晶型完整，厚度約為900nm

4、，表面平整、致密，經(jīng)PL測試可發(fā)射峰值在530nm左右（發(fā)射峰半高寬值＞80nm）的光，而相應(yīng)的PLE測試可得到一個(gè)450nm（較強(qiáng)）藍(lán)光激發(fā)峰和一個(gè)340nm（較弱）的紫外激發(fā)峰，說明熒光薄膜滿足被藍(lán)光芯片激發(fā)的要求。Sol-gel法因制備薄膜操作簡單、成本低，不需真空條件和昂貴的設(shè)備，所以采用此法制備熒光薄膜具備實(shí)際應(yīng)用潛力。
　　2.將在sol-gel法中的膠體采取一定的處理過程得到粉體，然后經(jīng)冷靜壓得到靶材，在純氬氣氣氛下

5、通過射頻（rf）磁控濺射法在石英玻片上濺射鍍膜，隨后在不同的熱處理溫度和氣氛下得到Y(jié)AG:Ce3+熒光薄膜。系統(tǒng)探討了濺射功率、靶間距、濺射時(shí)間、熱處理溫度和氣氛等因素對(duì)YAG:Ce3+熒光薄膜物理性能和光學(xué)性能的影響。分析發(fā)現(xiàn)熒光薄膜結(jié)晶性隨著濺射功率的提高而增強(qiáng)，而隨著靶間距的提高呈現(xiàn)拋物線型，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)采用未經(jīng)熱處理的粉末靶代替熱處理后的陶瓷靶可以使YAG:Ce3+薄膜濺射沉積速率提高30％以上，熱處理時(shí)間也比文獻(xiàn)報(bào)道縮短70%，

6、經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)得出制備熒光薄膜的最優(yōu)條件為靶間距為20mm、濺射功率300W、濺射時(shí)間5h、經(jīng)氬氣氣氛熱處理1100℃/3h，且制備出的熒光薄膜結(jié)晶顆粒近似為球狀，結(jié)晶大小較均一，表面致密、平整，經(jīng)PLE測試相應(yīng)得到一個(gè)450nm（較強(qiáng)）藍(lán)光激發(fā)峰和一個(gè)340nm（較弱）的紫外激發(fā)峰，滿足被藍(lán)光激發(fā)的要求，同時(shí)經(jīng)PL測試得到峰值為524nm附近（發(fā)射峰半高寬值同樣＞80nm）的相應(yīng)的發(fā)射峰，此峰較YAG:Ce3+商用熒光粉發(fā)射峰峰值略有