硼酸鹽基白光LED用熒光粉的制備與發(fā)光性研究.pdf

1、白光LED作為新一代照明和顯示光源，具備綠色環(huán)保、效率高、使用時間長的優(yōu)點。使用近紫外芯片與三基色熒光粉配合獲得白光是生產(chǎn)白光LED的主流方法之一。隨著研究和應(yīng)用的擴(kuò)展，人們對白光LED的發(fā)光性要求越來越高，然而如今該領(lǐng)域存在缺少高效紅色熒光粉導(dǎo)致白光LED普遍顯色差，色溫高，以及能夠與近紫外芯片良好匹配的紅色綠色熒光粉種類較少的問題。因此，開發(fā)高效穩(wěn)定的近紫外激發(fā)三基色熒光粉是LED領(lǐng)域的研究重點。硼酸鹽具有合成溫度低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點

2、，是性能優(yōu)良的熒光粉基體。本文使用高溫固相法對 Na3Gd2(BO3)3和 Y2Ba3B4O12兩種硼酸鹽系列的稀土熒光粉進(jìn)行了合成，研究了不同摻雜離子及不同摻雜濃度熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌以及發(fā)光性能，并分析了熒光粉的發(fā)光機(jī)理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴先制備了不同煅燒溫度和保溫時長的Na3Gd2-x(BO3)3:xEu3+熒光粉。各測試結(jié)果表明，當(dāng)樣品在800oC下煅燒，保溫時間是5h時，其析晶情況最佳，發(fā)光最強(qiáng)。據(jù)此工藝

3、參數(shù)合成了不同摻雜量的Na3Gd2-x(BO3)3:xEu3+熒光粉，樣品均在350~400nm范圍內(nèi)有較強(qiáng)的激發(fā)峰，最強(qiáng)峰位于394nm處；發(fā)射光譜顯示樣品在592nm和614nm有兩個主要發(fā)射峰，并以波長614nm的峰為主。當(dāng)Eu3+摻量為x=0.3，熒光粉的發(fā)射光最強(qiáng)，此時熒光粉的CIE色坐標(biāo)為（0.650，0.350），與NTSC標(biāo)準(zhǔn)紅光色坐標(biāo)非常接近。利用多種離子共摻實現(xiàn)單一基質(zhì)熒光粉的多色發(fā)射成為頗受關(guān)注的研究課題，在此背景

4、下，利用Tb3+和Eu3+共摻，制備了能夠被紫外和近紫外光有效激發(fā)的Na3Gd2-x-y(BO3)3:xTb3+,yEu3+熒光粉。在368nm激發(fā)光下，其發(fā)射光譜中同時出現(xiàn)Tb3+和Eu3+的典型發(fā)射峰。當(dāng)Eu3+摻雜量漸漸增多，Tb3+和Eu3+之間通過電偶極-電偶極相互作用發(fā)生了能量傳遞，Tb3+的特征發(fā)射逐漸減弱而Eu3+的逐漸加強(qiáng)，熒光粉的色坐標(biāo)出現(xiàn)綠色→黃色→橙色的漸變，實現(xiàn)了發(fā)光顏色的調(diào)節(jié)。此外，以Dy3+摻雜制備Na3G

5、d2-x(BO3)3:xDy3+單基質(zhì)白光熒光粉。在353nm波長激發(fā)下，樣品產(chǎn)生白光，主要發(fā)射光波長為479nm和574nm，且波長為574nm的黃光發(fā)射強(qiáng)度大于479nm的藍(lán)光發(fā)射，熒光粉的色坐標(biāo)也因此位于白光區(qū)域中偏黃光的位置。⑵利用高溫固相法進(jìn)行制備，研究得到Y(jié)2Ba3B4O12基熒光粉最佳的工藝參數(shù)如下：預(yù)燒溫度400oC，煅燒溫度1150oC，保溫時長3h。該工藝制度獲得的樣品經(jīng)檢測為純相Y2Ba3B4O12，析晶度高，微觀

6、下晶粒表面光滑，發(fā)光性能最好。利用該最佳工藝參數(shù)制備Y2-xBa3B4O12: xDy3+熒光粉，樣品在350~400nm波段內(nèi)有明顯激發(fā)峰，主要發(fā)射峰波長為480nm和575nm，在近紫外激發(fā)下呈白光發(fā)射。該熒光粉中Dy3+的最佳摻雜量x=0.20，此時的色坐標(biāo)為（0.386，0.412），與理想白光相比，Y2-xBa3B4O12:xDy3+熒光粉發(fā)射光的色溫有明顯的降低。此外，實驗利用Sm3+摻雜制備了橙紅色熒光粉Y2-xBa3B4