稀土摻雜鉬酸鹽、磷酸鹽LED熒光粉的制備與發(fā)光性能研究.pdf

1、白光LED（發(fā)光二極管）(WLED)是21世紀(jì)引人矚目的綠色光源，具有廣闊的市場(chǎng)與潛在照明應(yīng)用前景。對(duì)于商用WLED的制備，其離不開(kāi)熒光粉貢獻(xiàn)，熒光材料的發(fā)展成為半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。到目前為止，雖然研制出來(lái)的熒光粉不少于1000種，但商用的熒光粉具有自身所難以克服的缺點(diǎn)，如熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗腐蝕性、合成條件苛刻（高溫高壓），缺少紅色光譜成分導(dǎo)致顯色性差，色溫高等。本文主要集中于研制一種穩(wěn)定性?xún)?yōu)越，易于合成，在近紫外有強(qiáng)吸

2、收和藍(lán)光芯片匹配，發(fā)光效率高的新型LED用紅色熒光粉，并進(jìn)一步研制LED用新型單一基質(zhì)的暖白光熒光粉。
　　采用高溫固相法制備了鉬酸鹽、磷酸鹽兩類(lèi)不同基質(zhì)的熒光粉，并研究了熒光粉的X射線(xiàn)粉末衍射(XRD)圖譜、漫反射光譜(DRS)以及發(fā)光特性。它們優(yōu)良的綜合性能為L(zhǎng)ED用熒光粉提供了新的選擇。主要工作如下:
　　1、本文采用納米級(jí)的原料和長(zhǎng)時(shí)間粉磨的方法用傳統(tǒng)高溫固相法在610℃下制備了新型LiLa1-x-y(MoO4)2∶

3、xSm3+，yEu3+(LL1-x-yM∶xSm3+，yEu3+)鉬酸鹽紅光熒光粉，相比以往的熒光粉合成技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、合成溫度低、對(duì)設(shè)備要求低等優(yōu)勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)LL1-x(MoO4)2∶ xSm3+(LL1-xM∶ xSm3+)中Sm3+最佳摻雜濃度為0.05 mol(x=0.05)，濃度淬滅方式為電偶極-電偶極相互作用。進(jìn)一步的研究表明在熒光粉中存在Sm3+到Eu3+的高效的能量傳遞，Eu3+可以拓寬和增強(qiáng)LL0.95-yM∶0.0

4、5 Sm3+，yEu3+熒光粉在紫外與可見(jiàn)區(qū)域的吸收并對(duì)發(fā)光顏色有調(diào)控作用。在403 nm近紫外光激發(fā)下，LL0.95-yM∶0.05Sm3+，yEu3+的色坐標(biāo)從y=0時(shí)的(0.553,0.445)變到y(tǒng)=0.12時(shí)的(0.629,0.370)，有規(guī)律的接近標(biāo)準(zhǔn)紅色坐標(biāo)(0.670，0.330)。LL0.83M∶0.05Sm3+，0.12Eu3+的發(fā)光顏色很純、發(fā)射強(qiáng)度很高，色坐標(biāo)(0.629,0.370)非常接近商用紅光熒光粉Y2O

5、2S∶Eu3+的色坐標(biāo)(0.631,0.350)。該熒光粉克服了商用紅光熒光粉不能有效被近紫外光子激發(fā)的難題，在400 nm左右的近紫外區(qū)域有強(qiáng)吸收，與商用的紫外LED芯片發(fā)射光譜非常匹配。本文研究表明LL1-x-yM∶xSm3+，yEu3+是WLED很有應(yīng)用前景的紅光熒光粉。
　　2、磷酸鹽有物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。用傳統(tǒng)高溫固相法制備了新型Ba3 Y1-x-y(PO4)3∶xSm3+，yEu3+(BY1-x-yP∶x

6、Sm3+，yEu3+)磷酸鹽紅光熒光粉。對(duì)光譜和熒光壽命的研究發(fā)現(xiàn)了Sm3+到Eu3+高效的能量傳遞現(xiàn)象，Sm3+既可以作為敏化劑又可以做發(fā)光中心，在這種基質(zhì)先前的研究中未見(jiàn)報(bào)道。研究還發(fā)現(xiàn)此熒光粉在近紫外區(qū)域有很好的吸收，發(fā)光效率較高。Sm3+-Eu3+共摻使紅光發(fā)射的激發(fā)譜變寬，解決了商用紅光熒光粉(Y2O3∶ Eu3+，Y2O2S∶Eu3+)不能很好的跟LED芯片匹配和發(fā)光效率低的問(wèn)題。Ba3Y1-x(PO4)3∶xSm3+(BY

7、1-xP∶xSm3+)中Sm3+濃度高于0.04 mol就會(huì)發(fā)生發(fā)光猝滅，猝滅機(jī)理是電偶極-電偶極相互作用。在402 nm激發(fā)光激發(fā)下BY0.96P∶0.04Sm3+和BY0.82P∶0.04Sm3+，014Eu3+紅光發(fā)射的色度坐標(biāo)分別為(0.585,0.414)和(0.617,0.372)。Eu3+的引入可有效改善發(fā)光品質(zhì)、提高色純度。通過(guò)對(duì)其發(fā)光顏色的調(diào)控作用，可以滿(mǎn)足不同場(chǎng)合的使用要求。Sm3+-Eu3+共摻BYP可作為一種紅光

8、熒光粉在WLED或LCD背光源上有潛在應(yīng)用。
　　3、用傳統(tǒng)高溫固相法在空氣氛圍下制備了新型Sr3Y1-x-y(PO4)3∶xDy3+，yEu3+(SY1-x-yP∶ xDy3+，yEu3+)熒光粉，并且對(duì)其結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了研究。這種單一基質(zhì)暖白光發(fā)射熒光粉制備簡(jiǎn)單、對(duì)設(shè)備要求低，不需要在還原氣氛下合成。根據(jù)光譜和熒光壽命，對(duì)Dy3+到Eu3+能量傳遞進(jìn)行了探討，也對(duì)相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了研究。研究表明可以通過(guò)調(diào)節(jié)Eu3+的摻雜濃度來(lái)

9、控制發(fā)光色溫和色坐標(biāo)。在Dy+-Eu3+共摻的SYP熒光粉中獲得了高色純度、穩(wěn)定、高亮度的暖白光發(fā)射。在393 nm激發(fā)下，SY0.92P∶0.06Dy3+，0.02Eu3+發(fā)光的色溫為5484K，比商用熒光粉YAG∶0.06Ce3+色溫低。色坐標(biāo)(0.3325,0.3110)，非常接近白光標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)(0.333,0.333)。以前有關(guān)單一基質(zhì)白光熒光粉的報(bào)道中得到的白光色溫偏冷，也沒(méi)有這么接近標(biāo)準(zhǔn)白光點(diǎn)。SY1-x-yP∶xDy3+，yE