白光LED用納米熒光粉制備及發(fā)光性質(zhì)的研究.pdf

1、本論文采用燃燒法分別合成了YAG：Ce<'3+>納米熒光粉和適于紫外光激發(fā)的純及摻雜的Sr<,2>CeO<,4>單相納米熒光粉，研究了制備條件對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)、粒度、表面形貌以及發(fā)光性質(zhì)的影響。這種方法制備的熒光粉組分均勻，粒度分布均勻，燒結(jié)后不需研磨，粉體的二次特性好。由于尺寸小到了納米量級(jí)，影響了其發(fā)光和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，使某些物理性質(zhì)發(fā)生了改變。我們在上述納米熒光粉中觀察到了吸收邊藍(lán)移、譜線位移、熒光壽命改變及發(fā)光強(qiáng)度改變等新現(xiàn)象。主要結(jié)果

2、如下： 首先，以甘氨酸為燃燒劑制備了YAG：Ce<'3+>前驅(qū)體，退火后合成了平均粒徑約為16～42 nm的YAG：Ce<'3+>納米熒光粉。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在燃燒過程中加入氯化鉀后，在較低溫度(900℃)下即可合成純相YAG，有效地抑制了納米晶之間的團(tuán)聚問題，使發(fā)光強(qiáng)度提高了約1.6倍。在燃料/氧化劑摩爾比為2.0，摻雜摩爾濃度為0.03時(shí)，樣品發(fā)光最強(qiáng)。與體材料相比，由于表面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)等對(duì)光譜結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響，900℃下退火

3、的納米樣品的發(fā)射峰藍(lán)移了8 nm，其吸收邊也發(fā)生藍(lán)移，且Ce<'3+>的熒光壽命由51.5 ns減小到10.4 ns。 其次，以甘氨酸為燃燒劑制備了純Sr<,2>CeO<,4>前驅(qū)體，退火后合成了平均粒徑約為12～50 nm的Sr<,2>CeO<,4>納米熒光粉。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)甘氨酸用量約為理論用量的1.5倍，點(diǎn)火溫度為400℃時(shí)，在1000℃下退火2 h即可合成正交晶系的純相Sr<,2>CeO<,4>。與體材料相比，納米Sr<,

4、2>CeO<,4>的吸收邊發(fā)生藍(lán)移；比較不同粒徑的Sr<,2>CeO<,4>的吸收譜，發(fā)現(xiàn)其吸收邊隨粒徑的增大紅移。Sr<,2>CeO<,4>納米熒光粉的激發(fā)光譜是一個(gè)寬帶雙峰結(jié)構(gòu)，兩個(gè)峰分別位于300 nm和340 nm，分別對(duì)應(yīng)終端上Ce<'4+>-O<'2->-Sr<'2+>鍵和平面上Ce<'4+>-O<'2->-Ce<'4+>鍵的電荷轉(zhuǎn)移躍遷。不同條件下，兩峰強(qiáng)弱對(duì)比發(fā)生明顯變化，1200℃退火更有利于340 nm激發(fā)。發(fā)射光譜

5、也是一個(gè)寬帶，最大峰位于470 nm，來源于Sr<,2>CeO<,4>的Ce<'4+>-O<'2->電荷轉(zhuǎn)移態(tài)發(fā)光。 另外，還研究了Sr<,2>CeP<,4>：Re<'3+>(=Re<'3+>=Eu<'3+>，Sm<'3+>或Dy<'3+>)納米熒光粉的發(fā)光性質(zhì)。研究表明：Sr<,2>CeO<,4>基質(zhì)與稀土離子間發(fā)生了能量傳遞，Sr<,2>CeO<,4>:Re<'3+>納米熒光粉的的發(fā)射光譜均出現(xiàn)了相應(yīng)稀土離子的特征峰?？赏ㄟ^

6、調(diào)節(jié)稀土離子的濃度來調(diào)節(jié)發(fā)光的顏色。單摻Eu<'3+>可以實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。當(dāng)Eu<'3+>的摻雜濃度為2 mol％時(shí)，樣品的色坐標(biāo)值為x=0.3312，y=0.3178。單摻Sm<'3+>或Dy<'3+>的Sr<,2>CeO<,4>均可以實(shí)現(xiàn)近白光發(fā)射。當(dāng)Sm<'3+>濃度為1 mol％時(shí)，色坐標(biāo)為x=0.3062，y=0.2674；當(dāng)Dy<'3+>濃度為1 mol％時(shí)，色坐標(biāo)為x=0.2558，y=0.2739。 最后，還研究了

7、共摻雜Sr<,2>CeO<,4>納米熒光粉的發(fā)光性質(zhì)。在Sr<,2>CeO<,4>：Sm<'3+>(0.25mol％)中摻入Mn<'2+>或Dy<'3+>，通過調(diào)節(jié)Mn<'2+>或Dy<'3+>的濃度可調(diào)節(jié)其色坐標(biāo)。未摻Mn<'2+>或Dy<'3+>時(shí)，樣品色坐標(biāo)為x=0.2149，y=0.2352；當(dāng)Mn<'2+>濃度為5 mol％時(shí)，x=0.2350，y=0.2920；當(dāng)Dy<'3+>濃度為1 mol％時(shí)，x=0.2681，y=0.