Tm3+離子摻雜的Y2M2O7(M=Ti4+,Zr4+)基熒光粉的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、近年來(lái)，白光 LED因其具有發(fā)光效率高、節(jié)能、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，成為新一代的綠色照明光源，廣泛應(yīng)用于景觀照明、交通信號(hào)、液晶顯示、室內(nèi)外普通照明等領(lǐng)域。目前，已經(jīng)商業(yè)化的是由藍(lán)光LED芯片與可被藍(lán)色熒光有效激發(fā)的YAG:Ce3+黃色熒光粉的組合。然而，這種方式實(shí)現(xiàn)的白光中缺少紅光部分，其顯色性也較差。而采用紫外LED芯片與可被紫外光有效激發(fā)的三基色熒光粉的組合可以很好地解決這一問(wèn)題。因此，研究新型的能被紫外光有效激發(fā)的三基色熒光粉在白光 L

2、ED的進(jìn)一步發(fā)展上具有重要的意義。本文采用溶膠-凝膠法制備新型的能被紫外光有效激發(fā)的白光LED用藍(lán)色熒光粉，研究了樣品的晶體結(jié)構(gòu)，分析燒結(jié)溫度和摻雜濃度對(duì)粉體發(fā)光性能的影響，并對(duì)熒光粉的發(fā)光機(jī)理進(jìn)行探討。主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　采用溶膠-凝膠法，在不同的燒結(jié)溫度下，成功的制備Y2M2O7:0.01Tm3+（M=Ti4+，Zr4+）熒光粉。XRD結(jié)果表明：Y2Ti2O7:0.01Tm3+粉體為立方相燒綠石結(jié)構(gòu)，Y2Zr2O7:0.

3、01Tm3+粉體為立方相螢石結(jié)構(gòu)。Y2M2O7:0.01Tm3+（M=Ti4+，Zr4+）熒光粉的熒光光譜均可以觀察到，在450-460 nm范圍內(nèi)源于Tm3+離子1D2→3F4躍遷的藍(lán)色發(fā)射峰，而且燒結(jié)溫度對(duì)Y2M2O7:0.01Tm3+（M=Ti4+，Zr4+）粉體的發(fā)光性能有很大的影響，隨燒結(jié)溫度的升高，發(fā)光強(qiáng)度均出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，當(dāng)燒結(jié)溫度為1000℃時(shí)，Y2Ti2O7:0.01Tm3+和Y2Zr2O7:0.01Tm3+粉

4、體均具有最佳的發(fā)光性質(zhì)。
　　制備了1000℃燒結(jié)的Y2M2O7:xTm3+（M=Ti4+，Zr4+；x=0.005，0.01，0.03，0.05）熒光粉，研究了稀土Tm3+離子的摻雜濃度對(duì)Y2M2O7:Tm3+（M=Ti4+，Zr4+）熒光粉發(fā)光性能的影響，在450-460 nm范圍內(nèi)觀察到一較強(qiáng)的源于稀土Tm3+離子的1D2→3F4躍遷的藍(lán)色發(fā)射峰，而且摻雜濃度的改變并不引起發(fā)射峰形狀和位置的變化，但是Y2Ti2O7:Tm3+

5、粉體的1D2→3F4躍遷的藍(lán)色發(fā)射峰的發(fā)光強(qiáng)度出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，即濃度猝滅，最佳摩爾摻雜濃度為1％；在Y2Zr2O7:Tm3+粉體中也有類(lèi)似的現(xiàn)象出現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于 Y2Ti2O7:Tm3+粉體，Y2Zr2O7:0.01Tm3+熒光粉藍(lán)色熒光的發(fā)光強(qiáng)度提高了將近20%，更適合于紫外光激發(fā)的LED用藍(lán)色熒光粉。
　　制備了不同Bi3+離子摻雜濃度的Y2Zr2O7:0.01Tm3+/xBi3+(x=0，0.01，0.02，0

6、.03)以及Y2Zr2O7:0.02Bi3+樣品。XRD結(jié)果表明，1000℃下所制備的Y2Zr2O7:Tm3+/Bi3+、Y2Zr2O7:Tm3+和Y2Zr2O7:Bi3+樣品均屬于單一的立方相螢石結(jié)構(gòu)，且Bi3+離子和Tm3+離子的摻雜沒(méi)有引起Y2Zr2O7粉體晶體結(jié)構(gòu)的改變。359 nm的紫外光激發(fā)下，Y2Zr2O7:Tm3+/Bi3+樣品在454 nm處有一藍(lán)色發(fā)射峰，源自于Tm3+離子的1D2→3F4躍遷發(fā)射，而且Bi3+離子的

7、摻雜濃度明顯的影響 Y2Zr2O7:0.01Tm3+/Bi3+熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)，隨 Bi3+離子的摩爾摻雜濃度的增加，Y2Zr2O7:0.01Tm3+/Bi3+樣品的發(fā)光強(qiáng)度先升高后降低，當(dāng)Bi3+離子的摩爾摻雜濃度為2%時(shí)，達(dá)到最大。與不摻雜Bi3+離子的Y2Zr2O7:Tm3+粉體的發(fā)光強(qiáng)度相比，提高了43%。在Y2Zr2O7:0.01Tm3+/Bi3+體系中存在著B(niǎo)i3+→Tm3+的能量傳遞過(guò)程，結(jié)合能級(jí)圖探討了Bi3+