摻硼和硼、鈉共摻對Ca2Si5N8-Eu2+熒光粉發(fā)光性能的影響.pdf

1、自21世紀(jì)以來，白光LED具有體積小、發(fā)光效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)在照明領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。目前由發(fā)藍(lán)光芯片和黃色熒光粉組合成的白光LED存在色溫偏高、顯色性不佳等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其顯色失真的主要原因是紅光部分嚴(yán)重缺失，因而高性能紅色熒光粉的研制迫在眉睫。Ca2Si5N8∶Eu2+氮化物熒光粉由于具有高化學(xué)穩(wěn)定性、高發(fā)光效率以及色溫偏暖等優(yōu)點(diǎn)，成為白光LED用熒光粉應(yīng)用于照明領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是，Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉制備工藝以及

2、后期存儲(chǔ)條件受到很大的制約。因此，針對以上問題，本論文著重探索摻雜硼或摻雜硼鈉在合成過程中的作用，摻雜硼或摻雜硼鈉對Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉發(fā)光性能的影響。
　　本論文主要以硼烷氨、硼氫化鈉二種硼源作為摻雜原料，通過氨熱法輔助，合成BN包覆的Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉，并討論二種硼源的摻雜含量對Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉發(fā)光性能的影響。探討兩種硼源摻雜物對提高Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉發(fā)光性能的可行性，得

3、到發(fā)光性能較好時(shí)硼源的摻雜量，主要結(jié)論如下所示:
　　1.研究摻雜硼對Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉合成及結(jié)構(gòu)的影響。以硼烷氨作為硼源摻雜劑，金屬Ca、Eu以及非晶Si作為原料，以液氨為溶劑，原料經(jīng)液相混合，在氮?dú)鈿夥罩?230℃，4h條件合成。XRD圖譜分析可知:硼摻雜后的合成產(chǎn)物仍得到Ca2Si5N8單斜晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞體積為0.697nm3，產(chǎn)物除主相Ca2Si5N8外，還包含BN相。由FE-SEM和TEM微觀結(jié)構(gòu)分析可知

4、:硼摻雜劑一小部分進(jìn)入Ca2Si5N8熒光粉晶格，大部分以BN的形式包覆在熒光粉的外表面，其表面包覆厚度為139.50nm。
　　2.研究不同摻雜濃度的硼對熒光粉發(fā)光性能的影響。紫外漫反射分析表明，隨著硼摻雜量的增加(0.02g～0.06g)，Ca2Si5N8∶Eu2+禁帶寬度先減小后增大，從2.16eV遞減到2.10eV后增加到2.11eV;當(dāng)摻雜濃度為0.05g時(shí)，其禁帶寬度Eg=2.10eV;后期隨著硼摻雜量的增加，禁帶寬度

5、變?yōu)?.11eV。PL研究表明，當(dāng)硼摻雜濃度為0.05g時(shí)，Ca2Si5N8∶Eu2+發(fā)射峰位于590nm，比未摻硼樣品紅移約20nm，其發(fā)光強(qiáng)度也隨之提高了約1.7倍;隨后硼摻雜量增加到0.06g，產(chǎn)物發(fā)射光譜發(fā)生藍(lán)移，發(fā)光強(qiáng)度不再提高。確定硼摻雜量為0.05g時(shí)熒光粉紅色發(fā)光性能較好。
　　3.研究B和Na+共摻雜對Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉合成及結(jié)構(gòu)的影響。XRD研究表明，當(dāng)B和Na+摻雜量從0.03g增加到0.07g

6、時(shí)，產(chǎn)物物相并無明顯變化，除主相Ca2Si5N8外，還包含BN相，而產(chǎn)物晶胞體積呈先減小(0.7135nm3)后增大(0.7297nm3)趨勢。TEM研究表明，Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉表面包覆層BN厚度為368.78nm。
　　4.研究B和Na+共摻雜對Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉發(fā)光性能的影響。紫外漫反射分析表明，隨摻雜濃度的改變(0.03g～0.07g)，產(chǎn)物帶隙從2.15eV遞減到2.04eV后增加到2.05eV

7、。PL測試分析表明，隨著摻雜濃度的改變，產(chǎn)物最高發(fā)射峰位從570nm紅移到605nm。當(dāng)B和Na+摻雜濃度增加到0.06g時(shí)，與只摻硼相比，產(chǎn)物的發(fā)光強(qiáng)度提高約5.8倍，其發(fā)射光譜位于604.5nm，繼續(xù)增加呈平穩(wěn)趨勢。與單摻硼相比，產(chǎn)物發(fā)射峰位向紅光偏移。B和Na+摻雜濃度為0.06g時(shí)熒光粉紅光發(fā)光性能較優(yōu)。
　　5.研究B、Na+共摻和單摻B對Ca2Si5N8∶Eu2+熒光粉發(fā)光性能的差異。與單摻B(590nm)相比，B、N