基于焦硅酸鹽和三元硫化物的固溶體熒光粉的合成和發(fā)光性質.pdf

1、近年來，白光LED因其具有體積小、效率高、壽命長、環(huán)保無污染等優(yōu)點而廣受關注。目前，商用的白光LED仍然以藍光InGaNLED芯片和黃色熒光粉YAG∶Ce3+組合而成。由于其缺少紅光成分，此種方式得到的白光LED存在顯色指數(shù)偏低(Ra＜85)和色溫偏高的問題。而紫外或近紫外芯片結合單基白光熒光粉得到的白光LED能很好的避免以上問題，因此，單基白光熒光粉已成為一個研究熱點。
　　焦硅酸鹽體系熒光粉具有制備成本低廉、高化學穩(wěn)定性、抗氧

2、化、抗潮、不與封裝樹脂作用等優(yōu)點，是一種優(yōu)良的單基白光LED基質。此外，三元硫化物由于具有合適的帶隙寬度和良好的熱穩(wěn)定性，也是十分理想的熒光粉基質材料。本論文著意從基質入手，選定焦硅酸鹽和三元硫化物作為熒光粉基質，以Ce3+，Eu2+，Tb3+，Eu3+為激活劑離子，通過形成固溶體來研究熒光粉發(fā)光性質的變化，以獲得適用于紫外芯片激發(fā)的白光LED熒光粉。本文的研究內容主要有以下四個方面。
　　1.Sr2Mg1-xZnxSi2O7∶C

3、e3+，Tb3+，Eu3+熒光粉的合成與發(fā)光性質
　　通過傳統(tǒng)高溫固相法合成了Sr2Mg1-xZnxSi2O7∶Ce3+，Tb3+，Eu3+熒光粉。XRD分析表明Zn2+能夠有效的取代Mg2+而形成固溶體。Sr2Mg1-xZnxSi2O7∶Ce3+，Tb3+，Eu3+熒光粉可被紫外光329nm有效激發(fā)，同時發(fā)射387nm藍紫光，542nm綠光和616nm紅光。通過調整Ce3+，Tb3+，Eu3+的摻雜濃度，可以調整熒光粉發(fā)射的紅、

4、綠、藍光的強度，從而能夠實現(xiàn)白光發(fā)射。因此，Sr2Mg1-xZnxSi2O7∶Ce3+，Tb3+，Eu3+在紫外激發(fā)的白光LED用熒光粉方面存在潛在應用。特別是當x=0.5時，熒光粉紫外激發(fā)效率有較大提高，在327nm激發(fā)時，Ce3+的藍紫光發(fā)射和Tb3+的綠光發(fā)射強度都有不同程度的增強。
　　2.M2Mg0.5Zn0.5Si2O7∶Ce3+，Tb3+，Eu3+(M=Ca，Sr,Ba)熒光粉的合成與發(fā)光性質
　　通過形成固溶

5、體調節(jié)M2Mg0.5Zn0.5Si2O7∶Ce3+，Tb3+，Eu3+熒光粉的發(fā)光性質。合成的系列樣品中，Sr2-xCaxMg0.5Zn0.5Si2O7∶Ce3+，Tb3+，Eu3+可被紫外光329nm有效激發(fā)，同時發(fā)射387nm藍紫光，542nm綠光和616nm紅光。通過調整Ce3+、Tb3+、Eu3+的摻雜濃度，可以調整熒光粉發(fā)射的紅、綠、藍光的強度，從而能實現(xiàn)白光發(fā)射。當x由0增大到1時，Ce3+的藍紫光發(fā)射發(fā)生紅移，這可能與Ce

6、3+在不同的晶體場中能級分裂不同有關，并且當x=1時，熒光粉紫外激發(fā)效率得到提高，在327nm激發(fā)時，Ce3+的藍紫光發(fā)射和Tb3+的綠光發(fā)射強度都有不同程度的增強。固溶體Sr2-xBaxMg0.5Zn0.5Si2O7∶Ce3+，Tb3+，Eu3+同樣能夠紫外光329nm有效激發(fā)，同時發(fā)射藍紫光、綠光和紅光，值得一提的是，綠光發(fā)射為450-550nm的寬帶，此寬帶是由Eu2+和Tb3+的發(fā)射疊加而成，Eu2+來源于Eu3+在基質Ba2M

7、g0.5Zn0.5Si2O7中發(fā)生的自還原反應。通過調整Ce3+、Tb3+、Eu3+的摻雜濃度，可以調整熒光粉Sr2-xBaxMg0.5Zn0.5Si2O7∶Ce3+，Tb3+，Eu3+的發(fā)光顏色。因此，固溶體M2Mg0.5Zn0.5Si2O7∶Ce3+，Tb3+，Eu3+熒光粉在紫外激發(fā)的白光LED用熒光粉方面存在潛在應用。
　　3.Ba2Zn1-xMgxSi2O7∶Ce3+，Eu3+的合成與發(fā)光性質
　　固溶體Ba2Zn

8、1-xMgxSi2O7∶0.03Eu3+熒光粉可被紫外光有效激發(fā)，同時發(fā)射500nm綠光和590nm、610nm紅光，紅綠光分別源自Eu3+和Eu2+的特征發(fā)射，通過調整Mg2+/Zn2+的比值，可以調節(jié)紅綠發(fā)射強度，這可能是因為Mg2+的摻雜能夠影響Eu3+的自還原反應程度，從而影響紅綠發(fā)射。Ba1.97Zn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu3+和熒光粉Ba1.97ZnSi2O7∶0.03Eu3+在380nm的激發(fā)下，色坐標已經(jīng)

9、白光區(qū)。通過Ce3+的共摻，發(fā)現(xiàn)固溶體Ba1.97Zn1-xMgxSi2O7∶0.03Eu3+熒光粉在紫外光330nm的激發(fā)下能夠有效的發(fā)射Ce3+的藍紫光，Eu2+的綠光以及Eu3+的紅光。且隨著Ce3+摻雜濃度的增大，熒光粉的顏色有藍綠區(qū)依次移動到紅光區(qū)，其中熒光粉Ba1.96ZnSi2O7∶0.03Eu3+，0.01Ce3+在330nm的激發(fā)下，色坐標值已經(jīng)接近理想白光(0.33，0.33)。因此，Ba2ZnSi2O7∶0.03E

10、u3+，0.01Ce3+熒光粉可適用于紫外激發(fā)的白光LED。
　　4.BaY2-xAlxS4∶0.5％Eu2+熒光粉的合成與發(fā)光性質
　　采用高溫固相法合成了BaY2-xAlxS4∶0.5％Eu2+固溶體熒光粉，在紫外光的有效激發(fā)下，BaY2S4∶0.5％Eu2+和BaAl2S4∶0.5％Eu2+熒光粉可分別在在612nm和503nm處產(chǎn)生寬帶發(fā)射。研究表明，隨著Al3+濃度的增加，熒光粉在612nm處的發(fā)光強度逐漸降低，而