Eu3+摻雜鈣鈦礦型熒光材料的制備及白光發(fā)光二極管配色研究.pdf

1、鈣鈦礦型氧化物因其晶體層狀結(jié)構(gòu)，允許大量離子替換，晶體種類十分豐富，使得鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的光學(xué)性質(zhì)具有巨大的研究價(jià)值和應(yīng)用前景。近年來，對稀土離子摻雜的鈣鈦礦型氧化物發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)探索和發(fā)光性能的研究成為研究熱點(diǎn)。由于無機(jī)鈣鈦礦型發(fā)光材料在極端環(huán)境條件下具有物理穩(wěn)定性和高發(fā)光強(qiáng)度，使其適合在白光發(fā)光二極管(WLED)照明領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，本文選擇雙層結(jié)構(gòu)和四方鎢青銅型的鈣鈦礦鉭/鈮酸鹽發(fā)光材料，進(jìn)行了以下工作:
　　1.通過高溫

2、固相法制備了新型雙層類鈣鈦礦型紅光發(fā)光材料SrAlNbO5∶ Eu3+，探索了結(jié)構(gòu)中B位被Al離子部分替換對發(fā)光性能影響。利用XRD衍射分析及Rietveld全譜精修，分析了SrAlNbO5類鈣鈦礦型的結(jié)構(gòu)特性。熒光光譜分析結(jié)果表明:SrAlNbO5∶ Eu3+可被藍(lán)、綠和紫外三種光激發(fā)，波長分別為465nm，530nm和395nm，但其發(fā)射躍遷均為Eu3+的5D0→7F2，發(fā)出位于615nm紅光窄發(fā)射峰。Eu3+離子取代了兩種不同晶格

3、位置上的Sr2+。當(dāng)Eu3+的含量為11 mol％時(shí)產(chǎn)生濃度猝滅現(xiàn)象，Eu3+離子能量傳遞臨界距離16.78(A)，其能量傳遞方式為電偶極-電偶極。當(dāng)Al2O3摻雜量為5mol％時(shí)，樣品的發(fā)光強(qiáng)度最高，所獲得的樣品的色坐標(biāo)為(0.683，0.317)，色純度優(yōu)于商用紅光熒光粉Y2O3∶Eu3+。
　　2.采用高溫固相法制備SrAlTaO5∶ Eu3+發(fā)光材料。在465nm藍(lán)光激發(fā)下，發(fā)射出位于615nm紅光寬發(fā)射峰，激活劑Eu3+

4、離子處于Sr2+離子的不對稱格位中，7F2能級劈裂成7F3/2和7F5/2兩個(gè)能級。所獲得的樣品色坐標(biāo)為(0.685，0.315)，色純度同樣優(yōu)于Y2O3∶ Eu3+熒光粉。
　　3.通過埋燒法得到四方鎢青銅型單層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)化合物Sr2.83Ta5O15。探索了不同含量ZnO對Sr2.83Ta5O15∶ Eu3+發(fā)光性能和結(jié)構(gòu)的影響。傅里葉紅外光譜分析(FTIR)表明，ZnO的引入減少了晶體結(jié)構(gòu)中Ta-O八面體，并且Zn2+離子取

5、代了B位中的Ta5+離子。熒光光譜分析發(fā)現(xiàn)，隨著ZnO摻雜量的增加，樣品光譜產(chǎn)生藍(lán)移。當(dāng)Ta和Zn的比例為9∶1，Eu3+的摻雜量為20mol％時(shí)，樣品的發(fā)光性能最好，在395nm激發(fā)下發(fā)射出橘紅色光，分別由592nm和615nm兩個(gè)波段混合而成，綜合CIE色坐標(biāo)為(0.638，0.355)。通過XRD衍射分析最終確定了發(fā)光基質(zhì)的分子式為Sr2.77Ta4.5ZnO15，并分析了Zn2+離子的取代機(jī)理。
　　4.分別調(diào)制藍(lán)光芯片和

6、紫外芯片白光發(fā)光二極管產(chǎn)品混合熒光粉。當(dāng)SrAlNbO5∶ Eu3+紅光熒光粉與商業(yè)應(yīng)用的YAG∶ Ce3+黃色熒光粉混合質(zhì)量比為1∶3時(shí)，在藍(lán)色芯片上得到優(yōu)質(zhì)的白色發(fā)光。而對于紫外光芯片二極管而言，通過橘紅色Sr2.77Ta4.5ZnO15∶ Eu3+熒光粉，綠色Sr4Al14O25∶ Eu3+熒光粉和藍(lán)色PCL∶ Eu2+熒光粉按不同比例混合，當(dāng)紅綠藍(lán)三色熒光粉的質(zhì)量比為8.45∶1∶0.95，在395nm激發(fā)下可得到亮白色發(fā)光的二