LED用單基白光焦硅酸鹽熒光粉的制備與發(fā)光性能.pdf

1、由藍光LED(GaN芯片)上涂覆釔鋁石榴石(YAG：Ce3+)熒光粉封裝制成的成白光LED已經(jīng)被廣泛地應用于全色顯示、液晶背光原和交通信號等。但這種白光LED因熒光粉缺少紅光而導致顯色指數(shù)較低(Ra<80)。隨著紫外或近紫外光芯片的逐漸成熟，紫外或近紫外激發(fā)的單一基質(zhì)發(fā)白光的熒光粉越來越受到研究人員的重視。
　　 稀土離子激活的堿土硅酸鹽發(fā)光材料是近年來發(fā)展起來的一類具有發(fā)光亮度高、不含放射性元素等優(yōu)點的發(fā)光材料。它具有制備成本

2、低廉、高化學穩(wěn)定性、抗氧化、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(zhì)。
　　 Ce3+、Tb3+和Eu3+是三種重要的稀土陽離子，被用來分別產(chǎn)生藍光、綠光和紅光發(fā)射。Ce3+的功能是作為一個高效率的發(fā)光中心，因為在Ce3+中4f-5d躍遷部分被容許，另外，Ce3+是Tb3+有效的敏化劑。在不同的基質(zhì)中，例如鑭溴氧化物、鋁酸鹽、堿土硫酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、氟化物等中，Ce3+和Tb3+的能量傳遞過程(ET)已經(jīng)

3、被廣泛研究。但是，在Sr2MgSi2O7中，Ce3+和Tb3+之間的發(fā)光動力學和能量傳遞過程還沒有被研究。此外，Ce3+和Eu3+是一組電子組態(tài)具有共軛特性的稀土離子，如在共摻EuF3和CeF3的BaY2F8：Ce，Eu體系中，可能實現(xiàn)Ce3+-Eu3+之間的電子轉(zhuǎn)移，而這對Ce3+-Eu3+之間的能量傳遞也能提供有效證據(jù)，在Sr2MgSi2O7中，Ce3+-Eu3+之間的能量傳遞也有待研究。
　　 為了實現(xiàn)接近太陽光色坐標的可

4、被紫外芯片激發(fā)的單一基質(zhì)白光LED熒光粉。本文合成了三類熒光粉，第一類是Ce3+，Tb3+，Eu3+單摻Sr2MgSi2O7熒光粉；第二類是Ce3+，Tb3+，Eu3+雙摻焦硅酸鹽Sr2MgSi2O7基質(zhì)；第三類是Ce3+，Tb3+，Eu3+共摻焦硅酸鹽Sr2MgSi2O7基質(zhì)。
　　 1.Ce3+，Tb3+，Eu3+單摻Sr2MgSi2O7熒光粉的合成與光譜性質(zhì)
　　 采用高溫固相法合成了三種稀土離子單摻雜的熒光粉Sr

5、2-xMgSi2O7：xCe3+、Sr2-yMgSi2O7：Tb3+和Sr2-zMgSi2O7：zEu3+。分析XRD圖樣發(fā)現(xiàn)，為Sr2-xMgSi2O7純相。Sr2MgSi2O7：Ce3+熒光粉可被紫外光327nm有效激發(fā)，發(fā)射387nm藍紫譜帶；在235nm激發(fā)下，熒光粉Sr2MgSi2O7:0.03Tb3+發(fā)射綠光；在394nm激發(fā)下，在SMS基質(zhì)中Eu3+紅光的特征發(fā)射達到了最強。改變稀土離子摻雜濃度，除了Ce3+以外，Tb3+

6、離子和Eu3+離子摻雜的熒光粉相對發(fā)光強度都是隨著濃度的增加而增加?？偠灾?，在327nm激發(fā)下，Sr2MgSi2O7:0.0065Ce3+、Sr2MgSi2O7∶0.07Tb3+和Sr2MgSi2O7:0.07Eu3+發(fā)光強度均達到最大值。Ce3+，Tb3+，Eu3+單摻Sr2MgSi2O7系列熒光粉可以被近紫外芯片激發(fā)，是一種適用于合成白光LED用紅、綠、藍三基色熒光粉。
　　 2.Ce3+，Tb3+，Eu3+雙摻Sr2Mg

7、Si2O7熒光粉的合成與光譜性質(zhì)
　　 發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)Ce3+、Tb3+摻雜濃度，可以實現(xiàn)Ce3+/Tb3+共激發(fā)的Sr2MgSi2O7粉末的發(fā)射光譜顏色的調(diào)控，Sr2MgSi2O7:0.02Ce3+，0.05Tb3+所發(fā)出的光已經(jīng)進入白光區(qū)，其色度坐標為(0.279，0.310)與1931年國際照明委員會給出的純白光(0.33，0.33)比較接近。Ce3+/Eu3+共摻Sr2MgSi2O7熒光粉在λex=327nm紫外光激發(fā)下，

8、Ce3+發(fā)射藍紫光。而且，位于610nm處的尖峰屬于Eu3+的紅光發(fā)射。研究表明，組成為Sr2MgSi2O7:0.05Ce3+，0.03Eu3+的熒光粉在紫外激發(fā)下發(fā)白光，其色坐標(0.312，0.303)與純白(0.33，0.33)十分接近，是一種潛在的適用于紫外芯片的LED用白光材料。Tb3+/Eu3+共摻Sr2MgSi2O7熒光粉的發(fā)光性質(zhì)進行了系統(tǒng)分析。在327nm紫外光下，可同時觀察到Eu3+，Tb3+和Eu2+的發(fā)射，并且通

9、過調(diào)節(jié)稀土離子摻雜濃度可改變熒光粉發(fā)光顏色。我們還研究了Eu2+、Tb3+和Eu3+之間的能量傳遞和電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。這為進一步開展單基雙摻稀土三基色熒光材料的研究在合成方法上進行了新的有意義的探索。
　　 3.Ce3+，Tb3+，Eu3+共摻Sr2MgSi2O7體系的白色發(fā)光和能量傳遞機理
　　 SMS：CTE可被紫外光(327nm)有效激發(fā)，同時發(fā)射藍紫光、綠光和紅光。其相對發(fā)光強度隨稀土離子Ce3+，Tb3+和Eu3+