白光LED用硼鉍酸鹽基玻璃及YAG-Ce3+玻璃陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：博士學(xué)位論文白光白光LED用硼鉍酸鹽用硼鉍酸鹽基玻璃玻璃及YAG:Ce3玻璃玻璃陶瓷陶瓷的制備與性能研究的制備與性能研究PreparationPropertiesofYAG:Ce3embeddedglassceramicbasedonBismuthBateGlassfWLED學(xué)位類別：___工學(xué)博士_________作者姓名：夏李斌學(xué)科、專業(yè)：礦業(yè)工程研究方向：中重稀土功能材料及先進(jìn)制造指導(dǎo)教師：王林生教授葉

2、信宇教授年月日摘要I摘要白光LED已廣泛應(yīng)用于通用照明、指示、顯示、汽車大燈等領(lǐng)域，但現(xiàn)有商用白光LED（Y3Al5O12:Ce3藍(lán)光芯片）的顯色性低、色溫高及熱穩(wěn)定性差的缺陷，嚴(yán)重限制了其在高品質(zhì)、高功率領(lǐng)域的應(yīng)用。制備以稀土離子摻雜玻璃為基質(zhì)的Y3Al5O12:Ce3（YAG）玻璃陶瓷材料，是解決當(dāng)前白光LED存在缺陷的有效途徑之一。本文針對(duì)當(dāng)前YAG玻璃陶瓷中紅光不足、基質(zhì)玻璃原料成本高或使用受限、以及YAG熒光粉受玻璃基質(zhì)侵蝕機(jī)

3、理缺乏等問題，提出了一種低成本、環(huán)境友好型硼鉍酸鹽玻璃基質(zhì)，制備了銪離子摻雜的紅光發(fā)射玻璃及其為基質(zhì)的YAG玻璃陶瓷，研究了系列銪摻雜硼鉍酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)與紅光發(fā)射性能；探索了二元系硼鉍酸鹽玻璃基YAG玻璃陶瓷中晶相的侵蝕機(jī)理；討論了多元系玻璃基玻璃陶瓷中YAG晶相的侵蝕行為，分析了系列玻璃陶瓷的發(fā)光性能，開展了白光LED器件封裝和性能測試。研究表明：(1)銪摻雜硼鉍鋅、硼鉍堿土玻璃中，Eu3具有強(qiáng)烈的藍(lán)光激發(fā)和紅光發(fā)射，其強(qiáng)度從硼鉍鎂到

4、硼鉍鋇玻璃依次升高，4mol%為硼鉍鋅玻璃中Eu3的最佳摻雜濃度；銪摻雜硼鉍鈣玻璃的發(fā)光強(qiáng)度隨nBBi降低變化不大，但隨Ca2濃度升高而降低，3mol%為Eu3最佳摻雜濃度，玻璃結(jié)構(gòu)的致密程度和局部對(duì)稱性均隨nBBi的降低而降低，隨Ca2的升高而升高；不同Eu3濃度摻雜時(shí)，以2mol%濃度為界，玻璃結(jié)構(gòu)致密度升高速率由小變大；銪摻雜硼鉍酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)的主要組成為[BO3]、[BiO3]、[BiO6]及[BO4]等單元。(2)B2O3Bi2

5、O3二元系玻璃基YAG玻璃陶瓷制備中，YAG晶相幾乎全部被侵蝕，玻璃陶瓷發(fā)光嚴(yán)重受損；降低熔制溫度、減少玻璃中(BO3)3陰離子是抑制晶相受侵蝕的有效手段；Bi4B2O9中間相的生成，可能是高nBiB玻璃中促進(jìn)YAG受侵蝕變成YAB(Al3Y(BO3)4)晶相的主要因素。(3)B2O3Bi2O3CaO三元系基玻璃陶瓷中，5mol%Ca2添加濃度下YAB消失，YAG受侵蝕程度和玻璃陶瓷發(fā)光強(qiáng)度隨Ca2濃度升高而降低，15mol%為Ca2的

6、最佳添加濃度。(4)B2O3Bi2O3CaOEu2O3四元系基玻璃陶瓷中，YAG受侵蝕程度均相對(duì)較低，但隨熔制溫度升高而升高；700oC下，YAG受侵蝕的時(shí)間約在熔制開始的9.6~15.8min內(nèi)，其侵蝕產(chǎn)物可能包含YAB等四個(gè)物相，且其均未融入玻璃相；玻璃陶瓷中，Bi離子未發(fā)生價(jià)變，Ce3、Eu3之間也未發(fā)生能量傳遞，玻璃陶瓷的發(fā)光強(qiáng)度隨熔制溫度的降低、YAG摻雜量的升高而升高；制備的樣品具有較高的量子效率和熱穩(wěn)定性，以及良好的光電性