白光二極管用釔鋁石榴石熒光材料的制備與光譜調(diào)控.pdf

1、白色發(fā)光二極管(WLED)的問(wèn)世，是半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展在引發(fā)微電子革命后又在孕育一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命——照明革命。由于WLED體積小、耐振動(dòng)、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，將成為替代白熾燈、熒光燈和高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代光源。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的白色發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)為藍(lán)色LED芯片和可被藍(lán)光有效激發(fā)的發(fā)黃光熒光粉(YAG：Ce)有機(jī)結(jié)合組成白光LED。如今白光LED的性能距離照明用標(biāo)準(zhǔn)還有一定差距，因此作為L(zhǎng)ED上游基礎(chǔ)材料的一個(gè)重要組成

2、部分，YAG：Ce熒光粉的性能仍需要改善提高。 本工作以鈰激活的釔鋁石榴石熒光粉(YAG：Ce)為研究核心，分別采用新型和傳統(tǒng)制備方法，通過(guò)摻雜和添加等手段，探索了改善熒光粉結(jié)構(gòu)、形貌，提高發(fā)光性能的新途徑，研究結(jié)果對(duì)該材料的大規(guī)模生產(chǎn)和性能優(yōu)化具有重要意義。 研究工作主要獲得以下創(chuàng)新性的結(jié)果：1.詳細(xì)研究了一種新的制備方法——溶膠噴霧熱解法的技術(shù)細(xì)節(jié)，首次通過(guò)采用一種納米尺度的擬薄水鋁石原料，膠溶后，得到穩(wěn)定的擬薄水鋁

3、石的復(fù)合水溶膠，再經(jīng)過(guò)噴霧-熱解得到免球磨的YAG：Ce熒光粉。突破了傳統(tǒng)溶膠-凝膠法選用的金屬醇鹽形成溶膠的瓶頸，解決了傳統(tǒng)固相合成法在純相控制、顆粒尺度大以及高能耗的問(wèn)題，YAG相在加熱溫度1000℃時(shí)就可以形成，制備獲得的近球形晶粒平均粒度為3μm，粒度分布曲線明顯窄化。 2.從釔鋁石榴石晶體結(jié)構(gòu)和三價(jià)鈰離子發(fā)光特性出發(fā)，以YAG為基質(zhì)，通過(guò)摻雜的方法——與鈰共摻不同離子(Gd3+、Ga3+、Pr3+、Eu3+、Ho3+、

4、Mg2+)，改變基質(zhì)中的陽(yáng)離子、陰離子基團(tuán)部分取代，考察晶格結(jié)構(gòu)對(duì)Ce3+的影響及不同稀土離子與鈰的能量傳遞，探索了以YAG為基質(zhì)熒光粉發(fā)射波長(zhǎng)調(diào)控的方法以及助熔劑對(duì)熒光粉發(fā)光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，Mg2+的進(jìn)入使發(fā)射波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，從而有助于改善LED器件的色純度。添加碳酸鹽類(lèi)助熔劑為0.006mol時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度提高6倍。 3.從理論上分析了球形顆粒形成機(jī)理，在此基礎(chǔ)上獲得形成球形顆粒的YAG：Ce熒光粉的實(shí)驗(yàn)條件。分別選

5、用正硅酸乙酯(TEOS)、聚乙二醇(PEG)、十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)為添加劑，研究添加劑對(duì)噴霧熱解法制備熒光粉的影響。加入TEOS，Al2Y4O9和AlYO3雜相能被有效抑制，在900℃、1100℃、1200℃燒結(jié)溫度下均觀察到球形形貌。分別添加PEG和CTAB時(shí)，沒(méi)有觀察到球形形貌。 4.對(duì)比研究了固相法、傳統(tǒng)溶膠-凝膠和溶膠噴霧熱解法的區(qū)別。以納米級(jí)擬薄水鋁石為鋁源制備的復(fù)合膠體溶膠-凝膠法和噴霧熱解法能在較低的溫