鈦酸鈣基質(zhì)白光LED用紅色熒光粉的制備、結(jié)構(gòu)及性能.pdf

1、Lightemittingdiode(LED)由于不含汞、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、體積小等優(yōu)點(diǎn)而被稱為新一代綠色光源,且應(yīng)用范圍非常廣泛?，F(xiàn)階段已商業(yè)化的白光LED實(shí)現(xiàn)方法一是采用InGaN為藍(lán)光LED芯片配合黃色熒光粉(Y1-xGdx)(Al1-yGay)O12∶Ce(YAG)而產(chǎn)生白光。這種組合方式的發(fā)光效率較高,但因缺少紅光成分而導(dǎo)致其色溫和顯色指數(shù)都不能達(dá)到理想的狀態(tài)。另一種是利用GaN為近紫外LED芯片配上紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉。其中

2、經(jīng)常使用的紅色熒光粉為Y2O2S∶Eu3+,該種化合物不穩(wěn)定,在工作環(huán)境中易分解產(chǎn)生有毒物質(zhì),污染設(shè)備縮短LED壽命。本論文以物化性能及熱穩(wěn)定性較好的CaTiO3為基質(zhì),通過(guò)改善制備方法和基質(zhì)的組成等方式來(lái)提高這類(lèi)紅色熒光粉在以上兩種LED芯片中的應(yīng)用價(jià)值,并分析了它們的發(fā)光性能和機(jī)理。
　　 利用高溫固相法制備了不同激活劑離子濃度、不同溫度和不同助熔劑(H3BO3)用量的一系列紅色熒光粉CaTiO3∶Eu3+。該紅色熒光粉可以

3、被397nm的近紫外光和465nm的藍(lán)光有效激發(fā),主發(fā)射峰處于紅光范圍(616nm)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)激活劑離子Eu3+的濃度為3％,燒結(jié)溫度為1200°C時(shí),發(fā)光性能最佳。再通過(guò)加入不同劑量的助熔劑H3BO3,發(fā)現(xiàn)當(dāng)其用量為20mo1％時(shí),該紅色熒光粉在397nm和465nm處的發(fā)光強(qiáng)度分別提高了220％和300％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明助熔劑的加入有助于提高紅色熒光粉CaTiO3∶Eu3+在白光LED中的應(yīng)用潛力。
　　 采用溶膠-凝

4、膠法制備前驅(qū)物,在1000℃下燒結(jié)4h制備了Eu3+摻雜CaTiO3的紅色熒光粉。激發(fā)和發(fā)射光譜顯示有兩個(gè)主要激發(fā)峰,位于397nm與465nm處,分別應(yīng)于Eu3+的7F0-5L6和7F0-5D2躍遷;發(fā)射峰處于616nm,屬于Eu3+的5D0-7F2躍遷,其紅光色純度為99.2％,具有很好的紅光發(fā)射。通過(guò)引入電荷補(bǔ)償劑M+(M=Li,Na,K)發(fā)現(xiàn)其在397nm光的激發(fā)下發(fā)光強(qiáng)度分別提高了11.2,9.6和7.2倍。與原來(lái)相比,紅光的

5、發(fā)射峰位沒(méi)有改變,說(shuō)明了M+(M=Li,Na,K)的摻雜沒(méi)有改變Eu3+的發(fā)光方式。這種紅色熒光粉可以匹配紫外LED芯片來(lái)配成白光LED。
　　 此外,還樣采用溶膠-凝膠法制備前驅(qū)物并在1000℃下燒結(jié)4h合成了紅色熒光粉CaTiO3∶(0.1％Pr3+,x％Si4+)(x=0,0.03,0.06,0.09和0.12),通過(guò)改變x的值來(lái)研究Si4+濃度的變化對(duì)該熒光物質(zhì)發(fā)光性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該紅色熒光粉在紫外光區(qū)內(nèi)具有較寬

6、的激發(fā)峰,主峰發(fā)射處于紅光613nm處,SEM微觀形貌圖表明Si4+的摻雜使得熒光物質(zhì)表面積增大,有利于發(fā)光面積的增加,從原子半徑和電負(fù)性等方面的比較和研究發(fā)現(xiàn)這兩種因素會(huì)影響到熒光粉主激發(fā)峰的峰位。當(dāng)Si4+的濃度達(dá)到6％時(shí)熒光粉的發(fā)光性能最佳,其發(fā)光強(qiáng)度提高了190％。色度坐標(biāo)的結(jié)果顯示CaTiO3∶0.1％Pr3+和CaTiO3∶(0.1％Pr3+,6％Si4+)的色度坐標(biāo)分別為(0.67,0.33)和(0.65,0.33)均與理