鈰摻雜釔-镥鋁石榴石熒光材料的制備和性能研究.pdf

1、“節(jié)能減排，保護環(huán)境”是目前全人類一個共同的發(fā)展主題。在世界各國和地區(qū)，照明用電占據(jù)著其總發(fā)電量的顯著比例。相比于傳統(tǒng)的照明光源（白熾燈，熒光燈，高壓氣體放電燈等），發(fā)光二極管(light-emitting diode，LED)作為新一代的照明光源有著諸多優(yōu)點，如壽命長，效率高，無重金屬污染，以及結構緊湊，易于設計、安裝、運輸?shù)??；谒{光芯片的白光LED是目前市場的主流，此方案需要波長轉換材料（熒光材料）使其產(chǎn)生白光。
　　鈰摻雜

2、釔/镥鋁石榴石(cerium-dopedyttrium/lutetium aluminum garnet, YAG∶Ceand LuAG∶Ce)是白光LED產(chǎn)業(yè)重要熒光材料，因其價格相對低廉，合成工藝簡單，性能優(yōu)異而被廣泛使用。固相法合成的微米級粉末是其最常見的使用形式。然而隨著熒光材料用途的擴展，如大功率LED，激光照明，閃爍體制備，無機生物熒光標記等，傳統(tǒng)固相法合成的YAG∶Ce和LuAG∶Ce的粉末已經(jīng)無法應對新的用途和要求。本研

3、究采用了非均相沉淀，溶膠-凝膠，靜電紡絲等方法，制備了多種形貌的YAG∶Ce和LuAG∶Ce熒光材料，并結合不同的封裝工藝對其進行了具體應用方面的研究，分為以下三個部分:
　　(1)使用制備（含鋁）多晶纖維所用的鋁溶膠體系，以制備LuAG∶Ce熒光粉。傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法在制備熒光粉時，往往需要加入基于高分子（含碳）的凝膠劑來使其凝膠化，碳殘留會降低熒光材料的吸收和發(fā)射，從而明顯降低其性能。鋁溶膠體系從源頭上隔絕了碳的引入。制得無碳

4、前驅體之后，采用不同的熱處理工藝，得到了微米級和納米級的熒光粉。經(jīng)950℃保溫1h熱處理，可得到一次粒徑為納米級(～15 nm)的LuAG∶Ce，此時顆粒有團聚，該產(chǎn)物可以應用在透明陶瓷的制備。而經(jīng)兩步法熱處理制得的微米級的(～3μm)熒光粉團聚較小，亮度達到商品熒光粉的80％。有一定潛力應用在白光LED上。
　　(2)報道了一種非均相沉淀法以制備LuAG∶Ce微米顆粒。使用了噴霧熱解方法制備的球狀的α-Al2O3作為沉淀的核心，

5、并采用了“兩步法”熱處理工藝，得到了尺寸均勻，無團聚的微米級熒光粉，中值粒徑(D50)約為13μm。其亮度接近主流商品水平。用于大功率白光LED的Phosphor in Glass(PiG)是目前的研究熱點，為了降低LuAG∶Ce在PiG制備過程中的劣化，對LuAG∶Ce顆粒表面進行了SiO2包覆。實驗結果證實，SiO2包覆的LuAG∶Ce熒光粉在PiG(Na2O-CaO-SiO2-Al2O3體系)制備過程中的劣化明顯降低，其原因可能是

6、SiO2對熒光粉和玻璃之間的界面反應有一定的抑制作用。有著較好的應用前景。
　　(3)對基于鋁溶膠的溶膠-凝膠法進行了進一步的探索。通過靜電紡絲制備了YAG∶Ce納米線。首先得到了直徑～250nm的納米線前驅體。然后經(jīng)過嚴格控制的熱處理過程，制得了多晶YAG∶Ce的納米線。結晶后的納米線直徑有所萎縮到～200 nm，但纖維結構完整的保持了下來。將納米線堆疊而成的片材直接附在藍光芯片上，可以制得白光LED，其流明效率達到621m/W