紫外光激發(fā)白光LED用單基質(zhì)白光熒光粉的制備與性能研究.pdf

1、白光發(fā)光二極管（LED）由于其發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保和安全的優(yōu)良特性得到了廣泛的關(guān)注。LED芯片組合熒光粉實(shí)現(xiàn)白光是白光LED的主要實(shí)現(xiàn)方式，隨著紫外LED芯片的出現(xiàn)，基于紫外光激發(fā)的白光LED得到了很大的發(fā)展空間，由于人眼對(duì)紫外光不敏感，得到的白光LED僅由熒光粉發(fā)出的顏色決定。為實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的白光LED，熒光粉在其中起著十分重要的作用。所以合成性能優(yōu)良的適用于紫外LED的熒光粉是決定白光LED技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。本文通過(guò)

2、稀土離子摻雜不同含氧酸化合物，得到了適用于紫外光激發(fā)單基質(zhì)白光熒光粉，同時(shí)也合成了適用于紫外光激發(fā)的藍(lán)色熒光粉，并對(duì)其發(fā)光性質(zhì)做了詳細(xì)探討。具體的相關(guān)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果如下：
　　1.采用溶膠-凝膠法合成了Dy3+和Tm3+激活的GdNbO4單基質(zhì)白光熒光粉和藍(lán)色熒光粉。研究發(fā)現(xiàn)，在紫外光激發(fā)下，GdNbO4:Dy3+能夠表現(xiàn)為白光發(fā)射，其中，GdNbO4:0.02Dy3+熒光粉的CIE坐標(biāo)為(0.3214,0.3427)。其陰極射線發(fā)光

3、（CL）性質(zhì)與光致發(fā)光（PL）性質(zhì)相似，均呈白光發(fā)射。紫外光激發(fā)下，GdNbO4:0.02Tm3+呈藍(lán)光發(fā)射，發(fā)射譜線由Tm3+的1D2-3F4（457nm）、1D2-3H6（361nm）躍遷組成。在低壓電子束的轟擊下，其CL光譜以1D2-3F4（457nm）為主的藍(lán)光發(fā)射，與商用 FED藍(lán)粉（Y2SiO5:Ce3+，日亞化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社，NP-1047）相比，GdNbO4:Tm3+表現(xiàn)出更好的色純度和發(fā)光強(qiáng)度。
　　2.通過(guò)溶膠

4、-凝膠法制備了Eu3+、Tb3+和Dy3+激活的YNbO4熒光粉，得到了色純度較好的白光發(fā)射。研究表明，Eu3+、Tb3+和Dy3+單摻雜YNbO4時(shí)，其發(fā)射譜線由YNbO4基質(zhì)寬帶藍(lán)光發(fā)射和稀土離子（Eu3+、Tb3+、Dy3+）的特征線狀發(fā)射組成。研究表明在基質(zhì)和稀土離子之間存在能量傳遞，并且能量傳遞效率因離子而異。Eu3+、Tb3+、Dy3+最大能量傳遞分別為83.7％，91.5%和46.0%。當(dāng)Eu3+，Tb3+共激活YNbO4

5、基質(zhì)時(shí)，在紫外光激發(fā)下，YNbO4:Eu3+,Tb3+的發(fā)光顏色由分別來(lái)自YNbO4，Eu3+，Tb3+的藍(lán)，紅和綠光組成，通過(guò)調(diào)整Eu3+、Tb3+的摻雜濃度和相對(duì)含量（比例）其發(fā)光顏色可以從藍(lán)光、藍(lán)綠光、綠光、紫光、紅光、白光燈進(jìn)行調(diào)控。在259nm的紫外光激發(fā)下，其中YNbO4:0.015Eu3+,0.02Tb3+熒光粉所發(fā)出的白光CIE坐標(biāo)為(x=0.3275,y=0.3382)，與CIE理想的白光(x=0.333,y=0.33

6、3)相接近。與Eu3+，Tb3+情況相似，當(dāng)Eu3+，Dy3+共激活YNbO4基質(zhì)時(shí)，在紫外光激發(fā)下，通過(guò)調(diào)節(jié)稀土離子的摻雜濃度可以得到色純度較好的白光發(fā)射熒光粉。通過(guò)調(diào)整Dy3+、Eu3+的摻雜濃度和相對(duì)含量（比例）其發(fā)光顏色可以從藍(lán)光、藍(lán)白光、紫光、紅光、白光燈進(jìn)行調(diào)控。其中YNbO4:0.02Dy3+,0.04Eu3+同樣表現(xiàn)出白光發(fā)射，對(duì)應(yīng)的CIE坐標(biāo)為x=0.3445,y=0.2592。在低壓電子束激發(fā)下，YNbO4:Dy3+

7、,Eu3+的CL發(fā)光性質(zhì)與PL相類似，并且CL強(qiáng)度隨激發(fā)電壓和燈絲電流強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。
　　3.通過(guò)溶膠-凝膠方法制備了(LiGd)0.5TiO3:Dy3+熒光粉，研究發(fā)現(xiàn) Dy3+的藍(lán)光區(qū)發(fā)射（487nm，4F9/2-6H15/2）較黃光區(qū)發(fā)射（580nm，4F9/2-6H13/2）具有更大的發(fā)射強(qiáng)度，使得Dy3+單摻在基質(zhì)(LiGd)0.5TiO3難以呈白光發(fā)射。Dy3+的最佳摻雜濃度為4%摩爾分?jǐn)?shù)，通過(guò)共摻Eu3+和調(diào)節(jié)其

8、濃度，在(LiGd)0.5TiO3:Dy3+,Eu3+中實(shí)現(xiàn)了近紫外光激發(fā)下的單基質(zhì)白色發(fā)射。如(LiGd)0.5TiO3:0.04Dy3+,0.10Eu3+中，在391nm的近紫外光激發(fā)下呈白光發(fā)射，其發(fā)光顏色對(duì)應(yīng)的CIE坐標(biāo)為 x=0.3691,y=0.3352。進(jìn)一步研究表明，在(LiGd)0.5TiO3:Dy3+,Eu3+中Dy3+能向Eu3+傳遞能量，當(dāng)Eu3+摻雜濃度為30%摩爾分?jǐn)?shù)時(shí)，其能量傳遞效率達(dá)到42.0%。

9、　　4.通過(guò)溶膠-凝膠制備了Eu2+，Eu3+和B3+共摻雜的SrAl4O7熒光粉。研究表明，Eu3+在SrAl4O7中有兩種不同格位有兩種不同格位，即具有反演對(duì)稱中心和不具有反演對(duì)稱中心位置。Eu3+在SrAl4O7中的發(fā)射位置在B3+摻雜前后有著明顯的變化。高溫還原可將部分Eu3+還原成Eu2+，且通過(guò)改變B3+的摻雜量可以改變Eu2+的發(fā)射峰的位置和相對(duì)強(qiáng)度。在紫外光激發(fā)下，SrAl4O7:0.25B3+,Eu2+,Eu3+具有E