半導(dǎo)體白光源用Ce3+-YAG晶體光纖熒光材料制備與性能研究.pdf

1、白光LED具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保、沒有污染、壽命長等優(yōu)點(diǎn),有望取代熒光燈和白熾燈。白光LED有多種實(shí)現(xiàn)方法,由于操作簡單及藍(lán)光轉(zhuǎn)化效率高,采用InGaN LED芯片涂上發(fā)黃光的Ce3+:YAG熒光粉已成為白光LED制作的主導(dǎo)方案。
　　 本文采用LHPG法成功制備了白光源用Ce3+:YAG、Ce3+,Tb3+:YAG,Ce3+,Gd3+,Pr3+:YAG以及Ce3+,Eu3+:TAG晶體光纖,對其光譜、色溫、色坐標(biāo)、熒光一溫度特

2、性進(jìn)行了測試。
　　 論文對不同摻雜Tb3+濃度白光源用Ce3+:YAG晶體光纖進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:Ce3+:YAG晶體光纖最大吸收峰的位置不會隨Tb3+摻雜濃度變化發(fā)生改變,隨著Tb3+的濃度增加,熒光光譜發(fā)生紅移,可以搭配不同波長的藍(lán)光LED。采用晶體場理論和位形坐標(biāo)兩種理論對此現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。
　　 論文針對市售白光LED普遍存在紅光成分偏少問題,通過在Ce3+:YAG晶體光纖材料中摻雜發(fā)紅光的稀土離子加以改善。

3、TAG:Ce3+,Eu3+晶體中,在不同Ce3+,Eu3+摻雜濃度下均有Ce3+,Eu3+發(fā)光,在TAG晶體中,Ce+做為敏化劑直接將能量傳遞給Eu3+或者通過Tb子晶格將能量傳遞給激活劑Eu3+。其發(fā)光機(jī)制用能級圖給予解釋。實(shí)驗(yàn)測的,TAG:Ce3+,Eu3+晶體顯色性為89,白光色坐標(biāo)為(0.332,0.335),接近白光的標(biāo)準(zhǔn)(0.333,0.333)。
　　 共摻Ga3+,Pr3+的Ce3+:YAG也可以提高白光源中的紅

4、光發(fā)射。摻雜Pr3+后,發(fā)現(xiàn)光譜上有五個(gè)熒光峰,其原因與Ce3+敏化作用有關(guān)。當(dāng)Ce3+處在5d激發(fā)態(tài)時(shí),通過輻射躍遷把一部分能量轉(zhuǎn)移給Pr3+的1D2能級,當(dāng)其躍遷回3H4時(shí)產(chǎn)生610.1nm的熒光;通過無輻射躍遷把一部分能量傳遞給Pr3+的3p0能級,當(dāng)其躍遷回3H4和3H5時(shí)分別產(chǎn)生486.4nm及637.21nm的熒光。由于Ce3+:YAG晶體對486.4nm處的熒光有吸收,所以熒光強(qiáng)度相對較弱。摻雜后色坐標(biāo)為(0.333,0.

5、316),顯色性為90.2,白光源的品質(zhì)均有很大的改善。
　　 實(shí)驗(yàn)對共摻Gd3+,Pr3+的Ce3+:YAG、摻雜Eu3+的Ce3+:TAG、以及未摻雜的Ce3+:YAG晶體光纖熒光溫度效應(yīng)測試,發(fā)現(xiàn)摻雜后均比未摻雜的晶體材料,熒光衰減的快,并且摻雜Eu3+的Ce3+:TAG比共摻Cd3+,Pr3+的Ce3+:YAG熒光衰減的快。
　　 研究結(jié)果表明,用基于Ce3+:YAG晶體光纖為主體的熒光材料配合藍(lán)光半導(dǎo)體光源可以